JP2010222988A - Intake air quantity estimation device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake air quantity estimation device for an internal combustion engine capable of suppressing the slippage of a cylinder intake air quantity over a wide temperature range from a cold engine state to a state after the completion of engine warm-up, and performing accurate engine operation. <P>SOLUTION: An electronic control device 100 calculates the cylinder intake air quantity by using a relation indicated by a formula: mc=(Ta/Tm)*(A*Pm+C) where intake pipe pressure which is pressure at a downstream of a throttle valve 25 in an intake air passage 20 is indicated as Pm, an air temperature of an upstream of the throttle valve 25 is indicated as Ta, an intake pipe temperature which is an air temperature at the downstream of the throttle valve 25 is indicated as Tm, the cylinder intake air quantity which is the mass of air sucked in a cylinder 11 at a downstream side of an air valve 15 is indicated as mc, and a correction coefficient is indicated as C. A pressure coefficient equivalent to A in the formula is a positive value variably set based on the intake pipe temperature in such a manner that the pressure coefficient becomes larger as the intake pipe temperature becomes lower. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、吸気管圧力及び吸気管温度に基づいて内燃機関の各気筒に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量を推定する内燃機関の吸入空気量推定装置に関する。   The present invention relates to an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that estimates an in-cylinder intake air amount that is a mass of air sucked into each cylinder of the internal combustion engine based on an intake pipe pressure and an intake pipe temperature.

内燃機関の吸入空気量推定装置として、スロットル弁モデルや、吸気管モデル、吸気弁モデル等の物理モデルに基づいて作成された演算式を利用して吸気行程において吸気弁が閉弁されるまでの間に気筒内に充填される空気の質量Mcを予め推定する内燃機関の吸入空気量推定装置が知られている(例えば特許文献1)。   As an intake air amount estimation device for an internal combustion engine, an operation formula created based on a physical model such as a throttle valve model, an intake pipe model, an intake valve model, etc. is used until the intake valve is closed in the intake stroke. There is known an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that preliminarily estimates a mass Mc of air filled in a cylinder in advance (for example, Patent Document 1).

こうした吸入空気量推定装置によれば、燃焼に供される空気の質量である上記質量Mcを吸気弁が閉弁する前に推定することができるようになる。したがって、推定された質量Mcに基づいて燃料噴射量を設定することにより、燃焼に供される空気の質量Mcに合わせた量の燃料を気筒内に供給することができるようになり、スロットル開度が変更された直後のような過渡状態にも的確な機関制御を行うことができるようになる。   According to such an intake air amount estimation device, the mass Mc, which is the mass of air used for combustion, can be estimated before the intake valve is closed. Accordingly, by setting the fuel injection amount based on the estimated mass Mc, it becomes possible to supply an amount of fuel in the cylinder in accordance with the mass Mc of the air used for combustion, and the throttle opening degree. The engine can be accurately controlled even in a transient state immediately after the engine is changed.

特許文献1には、吸気弁モデルの演算式として、経験則に基づいて作成された下記の数式を利用し、吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力Pmと、スロットル弁よりも下流側の部位における空気の温度である吸気管温度Tmとに基づいて各気筒に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量mcを算出する方法が記載されている。   In Patent Literature 1, an intake pipe pressure Pm that is a pressure at a portion downstream of the throttle valve in the intake passage is used as an arithmetic expression of the intake valve model based on the following formula created based on empirical rules: A method is described in which an in-cylinder intake air amount mc, which is the mass of air sucked into each cylinder, is calculated on the basis of the intake pipe temperature Tm, which is the temperature of air at the downstream side of the throttle valve.

Figure 2010222988
尚、上記の数式における「Ta」は、吸気通路内のスロットル弁よりも上流側の部位における空気の温度であり、ここでは大気温度としている。
Figure 2010222988
Note that “Ta” in the above formula is the temperature of the air in the upstream side of the throttle valve in the intake passage, and here it is the atmospheric temperature.

上記の数式を利用して筒内吸入空気量mcを算出する構成を採用すれば、スロットル弁モデルや吸気管モデルを通じて予測された吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmに基づいて筒内吸入空気量mcを推定することができるようになる。そして、こうして推定された筒内吸入空気量mcに基づいて吸気弁が閉弁されるまでに気筒内に充填される空気の質量Mcを算出してこれに基づいて燃料噴射量を設定することにより、上述したように的確な機関制御を実現することができるようになる。   If the configuration for calculating the in-cylinder intake air amount mc using the above formula is adopted, the in-cylinder intake air amount is calculated based on the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm predicted through the throttle valve model and the intake pipe model. mc can be estimated. Based on the in-cylinder intake air amount mc thus estimated, the mass Mc of the air charged in the cylinder before the intake valve is closed is calculated, and the fuel injection amount is set based on this. As described above, accurate engine control can be realized.

国際公開WO2003/033897号公報International Publication WO2003 / 033897

ところで、上記の数式は実験等の結果に基づいて作成された式であり、この数式における係数c,dの値は、この数式を利用して算出される筒内吸入空気量mcの値が吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmの変化に対する実際の筒内吸入空気量の変化に即したものとなるように、実験等の結果に基づいて経験的に設定される。そして、こうした実験等は一般に暖機完了後の機関運転を想定して行われている。   By the way, the above formula is a formula created based on the results of experiments and the like, and the values of the coefficients c and d in this formula are the values of the in-cylinder intake air amount mc calculated using this formula. It is set empirically based on the results of experiments and the like so as to be in line with changes in the actual in-cylinder intake air amount with respect to changes in the pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm. Such experiments are generally performed assuming engine operation after completion of warm-up.

そのため、上記の数式を用いて筒内吸入空気量mcを算出する内燃機関の吸入空気量推定装置にあっては、機関冷間時のように、係数c,dを設定する際に想定していた状態と異なる条件下では、算出される筒内吸入空気量mcの値が実際の筒内吸入空気量からずれたものとなり、ひいては的確な機関制御を実現することができなくなるおそれがある。   Therefore, in the intake air amount estimation device for the internal combustion engine that calculates the in-cylinder intake air amount mc using the above formula, it is assumed when the coefficients c and d are set as in the case of cold engine. Under different conditions, the calculated in-cylinder intake air amount mc deviates from the actual in-cylinder intake air amount, which may result in failure to achieve accurate engine control.

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量のずれを抑制し、的確な機関運転を実現することのできる内燃機関の吸入空気量推定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to suppress a deviation in the in-cylinder intake air amount over a wide temperature range from when the engine is cold to completion of engine warm-up, and to perform an accurate engine operation. An object of the present invention is to provide an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that can be realized.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
In the first aspect of the present invention, “Pm” is an intake pipe pressure that is a pressure in a portion downstream of the throttle valve in the intake passage, “Ta” is a temperature of air in a portion upstream of the throttle valve, “Tm” is the intake pipe temperature that is the temperature of the air downstream of the throttle valve, “mc” is the in-cylinder intake air amount that is the mass of air sucked into the cylinder, and “C” is the correction coefficient An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates an in-cylinder intake air amount using a relationship represented by the following mathematical formula,

Figure 2010222988
当該数式における「A」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であることをその要旨としている。
Figure 2010222988
The gist of the pressure coefficient corresponding to “A” in the equation is a positive value that is variably set based on the intake pipe temperature so as to increase as the intake pipe temperature decreases.

吸気管圧力が高いときほど、吸気通路内の空気の圧力と、気筒に生じる負圧との圧力差が大きくなり、気筒内に吸入される空気の量が増大する。このとき、吸気管温度が低いときには、吸気通路内の空気の密度が高くなっているため、吸気管温度が高いときよりも気筒内に吸入される空気の質量、すなわち筒内吸入空気量が増大する。一方で、吸気管温度が高いときには、吸気通路内の空気の密度が低くなるため、吸気管温度が低いときよりも筒内吸入空気量が減少する。すなわち、吸気管圧力の変化に対する筒内吸入空気量の増減度合は、吸気管温度に応じて変動し、吸気管温度が低いときほど、吸気管圧力の増減に伴う筒内吸入空気量の増減度合は大きくなる。   The higher the intake pipe pressure, the larger the pressure difference between the air pressure in the intake passage and the negative pressure generated in the cylinder, and the amount of air taken into the cylinder increases. At this time, when the intake pipe temperature is low, the density of the air in the intake passage is high, so that the mass of air sucked into the cylinder, that is, the in-cylinder intake air amount, is larger than when the intake pipe temperature is high. To do. On the other hand, when the intake pipe temperature is high, the density of the air in the intake passage is low, so that the in-cylinder intake air amount is reduced compared to when the intake pipe temperature is low. That is, the increase / decrease degree of the in-cylinder intake air amount with respect to the change of the intake pipe pressure varies depending on the intake pipe temperature, and the lower the intake pipe temperature, the more the increase / decrease degree of the in-cylinder intake air amount accompanying the increase / decrease of the intake pipe pressure. Will grow.

これに対して、従来のように暖機完了後の機関運転を想定して予め実験等を行い、その結果に基づいて筒内吸入空気量を算出する数式の各係数を設定するようにした場合には、上記のように吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することが加味されていないため、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時に、筒内吸入空気量を的確に算出することができなくなるおそれがある。   On the other hand, when performing an experiment etc. in advance assuming engine operation after completion of warm-up as in the past, and setting each coefficient of the mathematical formula for calculating the cylinder intake air amount based on the result Does not take into account that the degree of increase or decrease in the in-cylinder intake air amount with respect to the intake pipe pressure changes according to the intake pipe temperature as described above. There is a possibility that the intake air amount cannot be accurately calculated.

この点、上記請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置にあっては、吸気管温度が低いときほど圧力係数が大きくなるように吸気管温度に基づいて圧力係数を可変設定するようにしている。そのため、吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することを考慮し、それに即した態様で筒内吸入空気量を適切に算出することができるようになる。すなわち、機関温度が低く、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時にあっても、適切に筒内吸入空気量を推定することができるようになる。したがって、上記請求項1に記載の構成によれば、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量のずれを抑制し、的確な機関運転を実現することができるようになる。   In this regard, in the intake air amount estimating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, the pressure coefficient is variably set based on the intake pipe temperature so that the pressure coefficient increases as the intake pipe temperature decreases. I have to. Therefore, it is possible to appropriately calculate the in-cylinder intake air amount in a manner corresponding to the change in the degree of increase / decrease in the in-cylinder intake air amount with respect to the intake pipe pressure in accordance with the intake pipe temperature. That is, the in-cylinder intake air amount can be appropriately estimated even when the engine temperature is low and the intake pipe temperature is particularly low when the engine is cold. Therefore, according to the configuration of the first aspect of the invention, it is possible to suppress the deviation of the in-cylinder intake air amount over a wide temperature range from when the engine is cold to after completion of the engine warm-up, thereby realizing an accurate engine operation. Will be able to.

請求項2に記載の発明は、「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管負圧、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「NE」を機関回転速度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、   According to the second aspect of the present invention, “Pm” is an intake pipe negative pressure that is a pressure at a portion downstream of the throttle valve in the intake passage, and “Ta” is an air temperature at a portion upstream of the throttle valve. , “Tm” is the intake pipe temperature, which is the temperature of the air downstream of the throttle valve, “NE” is the engine speed, and “mc” is the mass of air sucked into the cylinder. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates an in-cylinder intake air amount using a relationship represented by the following mathematical expression when an air amount, “C” is a correction coefficient:

Figure 2010222988
当該数式における「A」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、「B」に相当する回転係数は、吸気管温度が大気温度よりも低いときには負の値となる一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときには正の値となるとともに、吸気管温度が高いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される値であることをその要旨とする。
Figure 2010222988
The pressure coefficient corresponding to “A” in the formula is a positive value variably set based on the intake pipe temperature so that the lower the intake pipe temperature is, the rotation coefficient corresponding to “B” is Based on the intake pipe temperature, a negative value is obtained when the intake pipe temperature is lower than the atmospheric temperature, a positive value is obtained when the intake pipe temperature is higher than the atmospheric temperature, and a higher value is obtained when the intake pipe temperature is higher. The gist is that the value is variably set.

吸気通路を流れる空気は、気筒に吸入されるまでの間に吸気通路の壁面との間で熱交換を行う。そのため、気筒に吸入される空気の密度はこの熱交換による温度変化によっても変化する。ここで、機関回転速度が低いときには、吸気通路内を流れる空気の流速が遅いため、熱交換による温度変化が生じやすく、吸気通路内を流れる空気の密度は吸気通路の壁面の温度の影響を受けて変化しやすくなる。一方で、機関回転速度が高いときには、吸気通路内を流れる空気の流速が速いため、熱交換による温度変化が生じにくく、吸気通路を流れる空気の密度は吸気通路の壁面の温度の影響を受けにくい。   The air flowing through the intake passage exchanges heat with the wall surface of the intake passage before being sucked into the cylinder. For this reason, the density of air taken into the cylinder also changes due to a temperature change caused by this heat exchange. Here, when the engine speed is low, the flow velocity of the air flowing in the intake passage is slow, so that temperature change due to heat exchange is likely to occur, and the density of the air flowing in the intake passage is affected by the temperature of the wall surface of the intake passage. Change easily. On the other hand, when the engine speed is high, the flow rate of air flowing in the intake passage is high, so that temperature change due to heat exchange hardly occurs, and the density of air flowing in the intake passage is not easily affected by the temperature of the wall surface of the intake passage. .

また、気筒内に吸入される空気の温度である吸気管温度が吸気通路に吸入される空気の温度である大気温度よりも低いときには、吸気通路を通じて気筒内に吸入される空気が吸気通路内における熱交換によって冷却されてその密度が小さくなり、気筒への空気の充填効率が向上する。一方で、吸気管温度が大気温度よりも高いときには、吸気通路を通じて気筒内に吸入される空気が吸気通路における熱交換によって暖められてその密度が大きくなり、気筒への空気の充填効率が低下する。   Further, when the intake pipe temperature, which is the temperature of air sucked into the cylinder, is lower than the atmospheric temperature, which is the temperature of air sucked into the intake passage, the air sucked into the cylinder through the intake passage is in the intake passage. Cooling by heat exchange reduces its density and improves the efficiency of filling the cylinder with air. On the other hand, when the intake pipe temperature is higher than the atmospheric temperature, the air sucked into the cylinder through the intake passage is warmed by heat exchange in the intake passage to increase its density, and the efficiency of filling the cylinder with air is reduced. .

すなわち、吸気管温度が大気温度よりも低いときには、機関回転速度が低いときほど吸気通路内の空気が熱交換によって冷却されて収縮するため、充填効率が向上し、筒内吸入空気量が増大する。一方で、吸気管温度が大気温度よりも高いときには機関回転速度が高いときほど熱交換による吸気通路内の空気の膨張が抑制されるため、充填効率の低下が抑制され、筒内吸入空気量が増大する。   That is, when the intake pipe temperature is lower than the atmospheric temperature, the air in the intake passage is cooled and contracted by heat exchange as the engine rotational speed is lower, so that the charging efficiency is improved and the in-cylinder intake air amount is increased. . On the other hand, when the intake pipe temperature is higher than the atmospheric temperature, the higher the engine speed, the more the expansion of the air in the intake passage due to heat exchange is suppressed, so the reduction in charging efficiency is suppressed and the in-cylinder intake air amount Increase.

この点、上記請求項2に記載の発明にあっては、上記請求項1に記載の発明と同様に吸気管温度が低いときほど圧力係数が大きくなるように吸気管温度に基づいて圧力係数を可変設定するとともに、更に吸気管温度に基づいて機関回転速度にかかる係数である回転係数を可変設定するようにしている。そして、回転係数を、吸気管温度が大気温度よりも低いときに負の値にする一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときに正の値にするとともに、吸気管温度が高いときほどその値が大きくなるようにしている。こうした構成によれば、吸気管温度が大気温度よりも低いときには機関回転速度が低いときほど算出される筒内吸入空気量の値が大きくなる一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときには機関回転速度が高いときほど算出される筒内吸入空気量の値が大きくなるようになる。すなわち上記請求項2に記載の発明によれば、吸気管温度が筒内吸入空気量に与える影響を加味するとともに、更に機関回転速度が筒内吸入空気量に与える影響を加味した上で筒内吸入空気量を算出することができるようになり、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量をより的確に推定することができるようになる。   In this regard, in the invention described in claim 2, the pressure coefficient is set based on the intake pipe temperature so that the pressure coefficient increases as the intake pipe temperature decreases as in the invention described in claim 1. In addition to variably setting, a rotation coefficient, which is a coefficient related to the engine rotation speed, is variably set based on the intake pipe temperature. The rotation coefficient is set to a negative value when the intake pipe temperature is lower than the atmospheric temperature, and is set to a positive value when the intake pipe temperature is higher than the atmospheric temperature. The value is made larger. According to such a configuration, when the intake pipe temperature is lower than the atmospheric temperature, the calculated cylinder intake air amount increases as the engine rotational speed is lower, while when the intake pipe temperature is higher than the atmospheric temperature, the engine rotation increases. The higher the speed, the greater the calculated cylinder intake air amount. That is, according to the second aspect of the invention, the influence of the intake pipe temperature on the in-cylinder intake air amount is taken into account, and further, the influence of the engine speed on the in-cylinder intake air amount is taken into account. The intake air amount can be calculated, and the in-cylinder intake air amount can be estimated more accurately over a wide temperature range from when the engine is cold to after completion of engine warm-up.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記圧力係数は、「A」を同圧力係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、   According to a third aspect of the present invention, in the intake air amount estimating device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the pressure coefficient is “A” is the same pressure coefficient, and “Tm” is the intake pipe temperature. and when,

Figure 2010222988
からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Tm」の可変領域内において「A」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなることをその要旨とする。
Figure 2010222988
Where “α” is a negative value and “β” is a positive value so that the value of “A” is always positive in the variable region of “Tm”. The gist is that the size is set.

上記請求項1又は請求項2に記載の発明のように吸気管温度の影響を加味した上で筒内吸入空気量を算出することのできる内燃機関の吸入空気量推定装置を具現化するためには、上記請求項3に記載の発明によるように、吸気管温度に比例して同吸気管温度が高いときほど小さくなるように圧力係数を算出する構成を採用することが望ましい。こうした構成によれば、比較的簡単な演算によって吸気管温度の影響を加味して筒内吸入空気量を算出することができるようになり、演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量を推定することができるようになる。   To realize an intake air amount estimation device for an internal combustion engine capable of calculating the in-cylinder intake air amount in consideration of the influence of the intake pipe temperature as in the invention described in claim 1 or claim 2 As described above, it is desirable to employ a configuration in which the pressure coefficient is calculated so as to decrease as the intake pipe temperature increases in proportion to the intake pipe temperature. According to such a configuration, it becomes possible to calculate the intake air amount in the cylinder taking into account the influence of the intake pipe temperature by a relatively simple calculation, and without increasing the calculation load excessively, Thus, the in-cylinder intake air amount can be estimated over a wide temperature range from the completion of engine warm-up.

請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記回転係数は、「B」を同回転係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、   According to a fourth aspect of the present invention, in the intake air amount estimating device for an internal combustion engine according to the second aspect, when the rotation coefficient is “B” as the rotation coefficient and “Tm” as the intake pipe temperature,

Figure 2010222988
からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「ε」は正の値であり、且つ「γ」は吸気管温度が大気温度と等しいときに「B」の値が「0」になるようにその大きさが設定されてなることをその要旨とする。
Figure 2010222988
The “ε” in the equation is a positive value, and “γ” is such that the value of “B” becomes “0” when the intake pipe temperature is equal to the atmospheric temperature. The gist is that the size is set.

また、請求項2に記載の発明のように、吸気管温度の影響に加え、機関回転速度の影響を加味した上で筒内吸入空気量を算出することのできる内燃機関の吸入空気量推定装置を具現化するためには、具体的には上記請求項4に記載の発明のように、吸気管温度が大気温度と等しいときに「0」となり、吸気管温度に比例して同吸気管温度が高いときほど大きくなるように回転係数を算出する構成を採用することが望ましい。こうした構成によれば、比較的簡単な演算によって機関回転速度及び吸気管温度の影響を加味して筒内吸入空気量を算出することができるようになり、演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量を推定することができるようになるとともに、その算出精度を向上させることができるようになる。   Further, as in the invention described in claim 2, the intake air amount estimation device for an internal combustion engine capable of calculating the in-cylinder intake air amount in consideration of the influence of the engine rotational speed in addition to the influence of the intake pipe temperature. Specifically, as in the invention described in claim 4, when the intake pipe temperature is equal to the atmospheric temperature, it becomes “0”, and the intake pipe temperature is proportional to the intake pipe temperature. It is desirable to employ a configuration that calculates the rotation coefficient so that the rotation coefficient increases as the value increases. According to such a configuration, it becomes possible to calculate the in-cylinder intake air amount by taking into consideration the influence of the engine rotation speed and the intake pipe temperature by a relatively simple calculation, and without excessively increasing the calculation load, The in-cylinder intake air amount can be estimated over a wide temperature range from when the engine is cold to after completion of engine warm-up, and the calculation accuracy can be improved.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、   According to a fifth aspect of the present invention, in the intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, a warm-up completion determination for determining whether or not the warm-up of the internal combustion engine has been completed. And determining that the warm-up completion determination means has not completed the warm-up of the internal combustion engine, the relationship between the intake pipe temperature and the intake pipe pressure and the in-cylinder intake air amount is obtained. While calculating the in-cylinder intake air amount using the relationship represented by the mathematical expression shown, if the warm-up completion determination means determines that the warm-up is complete, An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates an in-cylinder intake air amount using a relationship represented by:

Figure 2010222988
当該数式における「c」及び「d」に相当する各係数は、当該数式を利用して算出される筒内吸入空気量の値が、暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において測定される実際の筒内吸入空気量に即した値となるように、予め行う前記実験の結果に基づいて設定されてなることをその要旨とする。
Figure 2010222988
Each coefficient corresponding to “c” and “d” in the formula is calculated in an experiment in which the value of the in-cylinder intake air amount calculated using the formula is assumed to be the engine operation after the warm-up is completed. The gist of the invention is that it is set based on the result of the experiment conducted in advance so as to be a value corresponding to the actual in-cylinder intake air amount to be measured.

上記構成によれば、暖機完了後には、暖機完了後の機関運転を想定して行われた実験の結果に基づいて各係数が設定された数式に表される関係を利用して筒内吸入空気量が算出される。一方で、機関冷間時にあっては、吸気管温度に基づいて各係数が可変設定される上記請求項1又は上記請求項2に示される数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量が算出されるようになる。そのため、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域において筒内吸入空気量を推定することができるようになる。   According to the above configuration, after the warm-up is completed, the in-cylinder operation is performed using the relationship represented by the formula in which each coefficient is set based on the result of the experiment performed assuming the engine operation after the warm-up is completed. The intake air amount is calculated. On the other hand, when the engine is cold, in-cylinder intake air is utilized using the relationship represented by the mathematical expression shown in claim 1 or claim 2 in which each coefficient is variably set based on the intake pipe temperature. The amount will be calculated. Therefore, the in-cylinder intake air amount can be estimated in a wide temperature range from when the engine is cold to after completion of engine warm-up.

更に、こうした構成によれば、暖機完了後に参照される数式にあっては、暖機完了後の機関運転に特化させて各係数を設定することができる。また、機関冷間時に参照される数式にあっても、吸気管温度に基づいて可変設定される各係数の設定態様を機関冷間時に特化したものとすることができる。そのため、こうした構成によれば、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に各係数が可変設定される数式を利用して筒内吸入空気量を算出するようにした場合と比較して、筒内吸入空気量の算出精度を向上させることができる。   Further, according to such a configuration, in the mathematical expression referred to after the completion of warming-up, each coefficient can be set in a manner specialized for engine operation after the completion of warming-up. Further, even in the mathematical expression referred to when the engine is cold, the setting mode of each coefficient variably set based on the intake pipe temperature can be specialized when the engine is cold. Therefore, according to such a configuration, the cylinder intake air amount is calculated using a mathematical expression in which each coefficient is always variably set from when the engine is cold to when the warm-up is completed. The calculation accuracy of the internal intake air amount can be improved.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記補正係数は、「C」を同補正係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、   According to a sixth aspect of the present invention, in the intake air amount estimation device for the internal combustion engine according to the fifth aspect, when the correction coefficient is “C” and the “Tm” is the intake pipe temperature,

Figure 2010222988
からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなることをその要旨とする。
Figure 2010222988
Is calculated based on the mathematical formula, and “η” in the mathematical formula is a negative value, and “ξ” is the value of the correction coefficient as the engine temperature deviates from the engine temperature assumed in the experiment. The gist is that the magnitude is set so that the absolute value becomes large.

上記請求項6に記載の発明のように、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど補正係数の値の絶対値が大きくなるように、補正係数を算出する構成を採用することもできる。こうした構成によれば、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど、筒内吸入空気量の補正量が大きくなり、機関温度の違いによる筒内吸入空気量のずれが抑制されるようになる。   As in the invention described in claim 6, the correction coefficient is calculated so that the absolute value of the correction coefficient increases as the engine temperature deviates from the engine temperature assumed in the experiment. Can also be adopted. According to such a configuration, the correction amount of the in-cylinder intake air amount increases as the engine temperature deviates from the engine temperature assumed in the experiment, and the deviation of the in-cylinder intake air amount due to the difference in engine temperature. Will be suppressed.

この発明の一実施形態にかかる内燃機関の概略構成、並びに同内燃機関を統括的に制御する電子制御装置と同内燃機関との関係を示す模式図。1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and a relationship between the internal combustion engine and an electronic control unit that comprehensively controls the internal combustion engine. 同実施形態にかかる内燃機関における筒内吸入空気量の算出過程を示すブロック図。The block diagram which shows the calculation process of the cylinder intake air amount in the internal combustion engine concerning the embodiment. 筒内吸入空気量の算出に用いる吸気弁モデルを選択する処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the process which selects the intake valve model used for calculation of the cylinder intake air amount. 暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量の算出処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a calculation process of the in-cylinder intake air amount by a warm-up intake valve model. 冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量の算出処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a calculation process of the in-cylinder intake air amount by a cold time intake valve model. 吸気管温度と圧力係数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between intake pipe temperature and a pressure coefficient. 吸気管温度と回転係数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between intake pipe temperature and a rotation coefficient. 吸気管温度と補正係数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between intake pipe temperature and a correction coefficient. 変更例にかかる圧力係数と吸気管温度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the pressure coefficient concerning the example of a change, and intake pipe temperature. 変更例にかかる回転係数と吸気管温度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the rotation coefficient concerning the example of a change, and intake pipe temperature.

以下、この発明にかかる内燃機関の吸入空気量推定装置を、車両に搭載される内燃機関を統括的に制御する電子制御装置に具体化した一実施形態について、図1〜8を参照して説明する。尚、図1は本実施形態にかかる内燃機関の概略構成、並びに同内燃機関と電子制御装置との関係を示す模式図である。   Hereinafter, an embodiment in which an intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to the present invention is embodied as an electronic control device that comprehensively controls an internal combustion engine mounted on a vehicle will be described with reference to FIGS. To do. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment and a relationship between the internal combustion engine and the electronic control unit.

図1に示されるように内燃機関10の気筒11には、ピストン12が摺動可能に収容されている。これにより、気筒11の内周面とピストン12の頂面及びシリンダヘッド13によって燃焼室14が区画形成されている。尚、内燃機関10は複数の気筒11を有する多気筒内燃機関であるが、図1にあっては複数の気筒11のうちの1つのみを図示している。   As shown in FIG. 1, a piston 12 is slidably accommodated in a cylinder 11 of the internal combustion engine 10. Thus, a combustion chamber 14 is defined by the inner peripheral surface of the cylinder 11, the top surface of the piston 12, and the cylinder head 13. Although the internal combustion engine 10 is a multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of cylinders 11, only one of the plurality of cylinders 11 is shown in FIG.

シリンダヘッド13には、各気筒11に収容されたピストン12と対向するように点火プラグ18が設けられている。そして、各燃焼室14には吸気通路20及び排気通路30がそれぞれ接続されており、吸気通路20には各燃焼室14に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁17が気筒11毎に設けられている。   The cylinder head 13 is provided with a spark plug 18 so as to face the piston 12 accommodated in each cylinder 11. An intake passage 20 and an exhaust passage 30 are connected to each combustion chamber 14, and a fuel injection valve 17 that injects fuel toward each combustion chamber 14 is provided for each cylinder 11 in the intake passage 20. Yes.

図1に示されるようにシリンダヘッド13には吸気通路20と燃焼室14とを連通・遮断する吸気弁15と、排気通路30と燃焼室14とを連通・遮断する排気弁16とが設けられている。尚、吸気弁15は図示しないクランクシャフトにタイミングチェーンを介して連結された吸気カムシャフトよって開閉駆動され、排気弁16はクランクシャフトにタイミングチェーンを介して連結された排気カムシャフトによって開閉駆動される。   As shown in FIG. 1, the cylinder head 13 is provided with an intake valve 15 for communicating / blocking the intake passage 20 and the combustion chamber 14 and an exhaust valve 16 for communicating / blocking the exhaust passage 30 and the combustion chamber 14. ing. The intake valve 15 is driven to open and close by an intake camshaft connected to a crankshaft (not shown) via a timing chain, and the exhaust valve 16 is driven to open and close by an exhaust camshaft connected to the crankshaft via a timing chain. .

図1の左側に示されるように吸気通路20の最上流部には、エアクリーナ21が設けられている。このエアクリーナ21には、吸入される空気に含まれる塵埃を捕集するフィルタ22が設けられており、エアクリーナ21を通じて塵埃を取り除いた空気が吸気通路20を通じて燃焼室14に吸入されるようになっている。   As shown on the left side of FIG. 1, an air cleaner 21 is provided at the most upstream portion of the intake passage 20. The air cleaner 21 is provided with a filter 22 that collects dust contained in the sucked air, and the air from which dust has been removed through the air cleaner 21 is sucked into the combustion chamber 14 through the intake passage 20. Yes.

吸気通路20のエアクリーナ21よりも下流側の部分には、サージタンク23が設けられている。サージタンク23は、その流路断面積が吸気通路20の他の部位よりも大きく設定されており、吸気通路20を通過する空気の脈動を平滑化させる機能を有している。   A surge tank 23 is provided in a portion of the intake passage 20 on the downstream side of the air cleaner 21. The surge tank 23 has a flow passage cross-sectional area that is set to be larger than other portions of the intake passage 20 and has a function of smoothing pulsation of air passing through the intake passage 20.

また、図1の中央に示されるように吸気通路20におけるエアクリーナ21よりも下流側であり且つサージタンク23よりも上流側の部位には、モータ24によってその開度が制御されるスロットル弁25が設けられている。   Further, as shown in the center of FIG. 1, a throttle valve 25 whose opening degree is controlled by a motor 24 is provided at a portion downstream of the air cleaner 21 in the intake passage 20 and upstream of the surge tank 23. Is provided.

スロットル弁25の開度制御や燃料噴射弁17による燃料噴射量制御、点火プラグ18による点火時期制御等は、内燃機関10を統括的に制御する電子制御装置100によって実行される。   The opening control of the throttle valve 25, the fuel injection amount control by the fuel injection valve 17, the ignition timing control by the spark plug 18, and the like are executed by the electronic control unit 100 that controls the internal combustion engine 10 in an integrated manner.

電子制御装置100は、機関制御にかかる各種演算処理を実行する中央演算処理装置(CPU)、機関制御用の演算プログラムや演算マップ、各種データが記憶された読み出し専用メモリ(ROM)、演算の結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)等を備えている。   The electronic control unit 100 includes a central processing unit (CPU) that executes various arithmetic processes related to engine control, an arithmetic control program and arithmetic map for engine control, a read-only memory (ROM) that stores various data, and results of arithmetic operations. Etc., a random access memory (RAM) or the like for temporarily storing them.

図1に示されるように電子制御装置100には、下記のような各種のセンサが接続されている。アクセル開度センサ50は運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量Accpを検出する。エアフロメータ51はエアクリーナ21を通じて吸気通路20に導入された空気の温度Ta及びその量である吸入空気量GAを検出する。サージタンク23に設けられる吸気圧センサ52は吸気通路20内の空気の圧力を検出する。燃焼室14近傍の吸気通路20に設けられる吸気管温度センサ53は燃焼室14に吸入される空気の温度を検出する。クランク角度センサ54は内燃機関10のクランクシャフトの回転速度である機関回転速度NEを検出する。スロットル開度センサ55はスロットル弁25の開度であるスロットル開度θを検出する。水温センサ56は機関冷却水温THWを検出する。また、カム角度センサ57は吸気カムシャフトの回転角を検出する。   As shown in FIG. 1, the following various sensors are connected to the electronic control device 100. The accelerator opening sensor 50 detects an accelerator operation amount Accp, which is an operation amount of the accelerator pedal by the driver. The air flow meter 51 detects the temperature Ta of the air introduced into the intake passage 20 through the air cleaner 21 and the intake air amount GA which is the amount thereof. An intake pressure sensor 52 provided in the surge tank 23 detects the pressure of air in the intake passage 20. An intake pipe temperature sensor 53 provided in the intake passage 20 in the vicinity of the combustion chamber 14 detects the temperature of air taken into the combustion chamber 14. The crank angle sensor 54 detects an engine rotational speed NE that is the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine 10. The throttle opening sensor 55 detects the throttle opening θ that is the opening of the throttle valve 25. The water temperature sensor 56 detects the engine cooling water temperature THW. The cam angle sensor 57 detects the rotation angle of the intake camshaft.

電子制御装置100は、これらの各種センサ50〜57からの出力信号に基づいて内燃機関10を統括的に制御する。
本実施形態の内燃機関10にあっては、スロットル開度θを変更した直後のような過渡状態にあっても適切な燃料噴射量制御を実現することができるように、吸気弁15が閉弁されたときに気筒11内に充填されているであろう空気の質量Mcを、吸気弁15が閉弁する前に予め推定するようにしている。そして、この推定された質量Mcに基づいて燃料噴射量fcを設定し、吸気行程における吸気弁15が閉弁するまでの間に、燃料噴射量fcに対応する量の燃料を気筒11内に供給するようにしている。
The electronic control unit 100 comprehensively controls the internal combustion engine 10 based on output signals from these various sensors 50 to 57.
In the internal combustion engine 10 of the present embodiment, the intake valve 15 is closed so that appropriate fuel injection amount control can be realized even in a transient state immediately after the throttle opening θ is changed. When this is done, the mass Mc of the air that will be filled in the cylinder 11 is estimated in advance before the intake valve 15 is closed. Then, the fuel injection amount fc is set based on the estimated mass Mc, and an amount of fuel corresponding to the fuel injection amount fc is supplied into the cylinder 11 until the intake valve 15 in the intake stroke is closed. Like to do.

こうした燃料噴射量制御を実現するために、電子制御装置100は、図2に示されるようにアクセル開度センサ50によって検出されたアクセル操作量Accpに基づいて目標スロットル開度θrを算出し、この目標スロットル開度θrを所定の遅延時間、例えば64ミリ秒だけ遅延させてスロットル弁25の開度制御に反映させるようにしている。すなわち、電子制御装置100は、64ミリ秒前のアクセル操作量Accpに基づいて算出された目標スロットル開度θrを参照してモータ24をフィードバック制御し、スロットル開度θを制御する。   In order to realize such fuel injection amount control, the electronic control unit 100 calculates the target throttle opening degree θr based on the accelerator operation amount Accp detected by the accelerator opening degree sensor 50 as shown in FIG. The target throttle opening degree θr is delayed by a predetermined delay time, for example, 64 milliseconds, and reflected in the opening degree control of the throttle valve 25. That is, the electronic control unit 100 feedback-controls the motor 24 with reference to the target throttle opening degree θr calculated based on the accelerator operation amount Accp 64 milliseconds ago, thereby controlling the throttle opening degree θ.

また、電子制御装置100は、図2に示されるようにアクセル操作量Accpに基づいて電子制御スロットルモデルM1を通じて予測スロットル開度θtを算出する。上述したように実際のスロットル開度θは、アクセル操作量Accpの変化に対して64ミリ秒だけ遅延した状態で制御される。そのため、電子制御スロットルモデルM1は、アクセル操作量Accpに基づいてこの遅延時間の分だけスロットル開度θの変化を先読みすることができる。そこで、この電子制御スロットルモデルM1にあっては、モータ24の動作遅れ等を考慮した上で、64ミリ秒後のスロットル開度θを予測スロットル開度θtとして算出する。   Further, as shown in FIG. 2, the electronic control unit 100 calculates the predicted throttle opening θt through the electronic control throttle model M1 based on the accelerator operation amount Accp. As described above, the actual throttle opening degree θ is controlled in a state delayed by 64 milliseconds with respect to the change in the accelerator operation amount Accp. Therefore, the electronically controlled throttle model M1 can prefetch the change in the throttle opening θ by this delay time based on the accelerator operation amount Accp. Therefore, in the electronically controlled throttle model M1, the throttle opening θ after 64 milliseconds is calculated as the predicted throttle opening θt in consideration of the operation delay of the motor 24 and the like.

そして、電子制御装置100は、こうして電子制御スロットルモデルM1を通じて算出された予測スロットル開度θtに基づいてスロットルモデルM2を通じてスロットル通過空気量mtを算出する。   Then, the electronic control unit 100 calculates the throttle passing air amount mt through the throttle model M2 based on the predicted throttle opening degree θt thus calculated through the electronic control throttle model M1.

尚、このスロットルモデルM2は、特許文献1に記載されているように下記の数式(1)又は数式(2)によって表される関係を利用してスロットル通過空気量mtを算出するものである。   The throttle model M2 calculates the throttle passage air amount mt by using the relationship expressed by the following formula (1) or formula (2) as described in Patent Document 1.

Figure 2010222988
Figure 2010222988

Figure 2010222988
尚、上記の数式(1)及び数式(2)における「Pa」はスロットル弁25よりも上流側の部位の圧力であり、「Ta」はスロットル弁25よりも上流側の部位の空気の温度である。このスロットルモデルM2にあっては、「Pa」の値として大気圧を使用するとともに、「Ta」としてエアフロメータ51によって検出される吸入空気の温度Taを使用する。
Figure 2010222988
In the above formulas (1) and (2), “Pa” is the pressure in the upstream portion of the throttle valve 25, and “Ta” is the air temperature in the upstream portion of the throttle valve 25. is there. In the throttle model M2, the atmospheric pressure is used as the value of “Pa”, and the temperature Ta of the intake air detected by the air flow meter 51 is used as “Ta”.

また、上記の数式(1)及び数式(2)における「Ct(θt)」は予測スロットル開度θtに応じて変化する流量係数、「At(θt)」は予測スロットル開度θtに応じて変化するスロットル開口面積、「R」は気体定数、「κ」は比熱比である。   In the above formulas (1) and (2), “Ct (θt)” is a flow coefficient that changes according to the predicted throttle opening θt, and “At (θt)” changes according to the predicted throttle opening θt. Throttle opening area, “R” is a gas constant, and “κ” is a specific heat ratio.

そして、上記の数式(1)及び数式(2)における「Pm」はスロットル弁25よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力Pmであり、「Tm」はスロットル弁25よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度Tmである。スロットルモデルM2にあっては、これら「Pm」及び「Tm」として、後述する吸気管モデルM3を通じて直前に算出された吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmを使用する。   In the above formulas (1) and (2), “Pm” is the intake pipe pressure Pm, which is the pressure at the downstream side of the throttle valve 25, and “Tm” is on the downstream side of the throttle valve 25. This is the intake pipe temperature Tm, which is the temperature of the air at the site. In the throttle model M2, the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated immediately before through the intake pipe model M3 described later are used as “Pm” and “Tm”.

尚、スロットルモデルM2にあっては、大気圧Paが吸気管圧力Pmよりも大きい順流の場合に数式(1)を使用し、大気圧Paが吸気管圧力Pmよりも小さい逆流の場合に数式(2)を使用する。   In the throttle model M2, the formula (1) is used when the atmospheric pressure Pa is a forward flow larger than the intake pipe pressure Pm, and the formula (1) is used when the atmospheric pressure Pa is a reverse flow smaller than the intake pipe pressure Pm. 2) is used.

次に、電子制御装置100は、算出されたスロットル通過空気量mtに基づいて吸気管モデルM3を通じてスロットル弁25よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力Pmと、スロットル弁25よりも下流側の部位における空気の温度である吸気管温度Tmとを算出する。   Next, the electronic control unit 100, based on the calculated throttle passage air amount mt, passes through the intake pipe model M3, the intake pipe pressure Pm, which is the pressure at the downstream side of the throttle valve 25, and the downstream side of the throttle valve 25. The intake pipe temperature Tm, which is the temperature of the air at the side portion, is calculated.

尚、この吸気管モデルM3は、特許文献1に記載されているように下記の数式(3)及び数式(4)によって表される関係を利用して吸気管圧力Pmと吸気管温度Tmとを算出するものである。   Note that the intake pipe model M3 calculates the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm using the relationship expressed by the following formulas (3) and (4) as described in Patent Document 1. Is to be calculated.

Figure 2010222988
Figure 2010222988

Figure 2010222988
尚、上記の数式(3)及び数式(4)における「Vm」は吸気通路20におけるスロットル弁25から吸気弁15までの部分の容積である。
Figure 2010222988
Note that “Vm” in the above formulas (3) and (4) is the volume of the portion from the throttle valve 25 to the intake valve 15 in the intake passage 20.

吸気管モデルM3にあっては、スロットルモデルM2を通じて算出されたスロットル通過空気量mtと、後述する吸気弁モデルM4を通じて直前に算出された筒内吸入空気量mcとに基づき、上記の数式(3)及び数式(4)に表される関係を利用して吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmを算出する。   In the intake pipe model M3, based on the throttle passage air amount mt calculated through the throttle model M2 and the in-cylinder intake air amount mc calculated immediately before through the intake valve model M4 described later, the above formula (3 And intake pipe pressure Pm and intake pipe temperature Tm are calculated using the relationship represented by (4) and (4).

こうして吸気管圧力Pmと吸気管温度Tmを算出すると、電子制御装置100は、図2に示されるように吸気弁モデルM4を通じて吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmに基づいて気筒11に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量mcを算出する。   When the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm are thus calculated, the electronic control unit 100 is sucked into the cylinder 11 based on the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm through the intake valve model M4 as shown in FIG. The in-cylinder intake air amount mc, which is the mass of air, is calculated.

尚、本実施形態の電子制御装置100は、吸気弁モデルM4として冷間時吸気弁モデルと、暖機後吸気弁モデルとを有しており、内燃機関10の暖機が完了しているか否かに基づいてこれらのうちのいずれか一方を選択し、筒内吸入空気量mcを算出する。この筒内吸入空気量の算出処理については図3〜8を参照して後述する。   The electronic control unit 100 of the present embodiment includes a cold-time intake valve model and a warm-up intake valve model as the intake valve model M4, and whether or not the internal combustion engine 10 has been warmed up. One of these is selected based on the above, and the cylinder intake air amount mc is calculated. The calculation process of the in-cylinder intake air amount will be described later with reference to FIGS.

こうして吸気弁モデルM4を通じて筒内吸入空気量mcを算出すると、電子制御装置100は、算出された筒内吸入空気量mcに基づき、吸気行程において吸気弁15が閉弁するまでの間に気筒11内に充填される空気の質量Mcを推定する。すなわち、これまでに算出された筒内吸入空気量mcを積算することにより、吸気弁15が閉弁するまでの間に気筒11内に充填される空気の質量Mcを算出する。   When the in-cylinder intake air amount mc is calculated through the intake valve model M4 in this way, the electronic control unit 100 determines the cylinder 11 until the intake valve 15 is closed in the intake stroke based on the calculated in-cylinder intake air amount mc. The mass Mc of the air filled in is estimated. That is, by integrating the in-cylinder intake air amount mc calculated so far, the mass Mc of the air charged in the cylinder 11 until the intake valve 15 is closed is calculated.

そして、電子制御装置100は、この算出された質量Mcに基づいて燃料噴射量fcを設定し、設定された燃料噴射量fcに基づいて燃料噴射弁17を駆動して吸気弁15が閉弁するまでの間に設定された燃料噴射量fcに対応する量の燃料を燃焼室14内に供給する。   The electronic control unit 100 sets the fuel injection amount fc based on the calculated mass Mc, drives the fuel injection valve 17 based on the set fuel injection amount fc, and closes the intake valve 15. An amount of fuel corresponding to the fuel injection amount fc set up to is supplied into the combustion chamber 14.

こうして吸気弁15が閉弁する前に燃焼に供される空気の質量である質量Mcを推定し、これに基づいて燃料噴射量fcを設定することにより、スロットル開度θが変化した直後のような過渡状態にあっても燃焼に供される空気の量に対応した燃料噴射量制御を行うことができるようになり、的確な機関運転を実現することができる。   In this way, the mass Mc, which is the mass of the air that is used for combustion before the intake valve 15 is closed, is estimated, and the fuel injection amount fc is set based on the estimated mass Mc. Even in a transient state, the fuel injection amount control corresponding to the amount of air provided for combustion can be performed, and an accurate engine operation can be realized.

上述したように本実施形態の電子制御装置100にあっては、吸気弁モデルM4を通じて筒内吸入空気量mcを算出する際に、冷間時吸気弁モデル及び暖機後吸気弁モデルのうち、いずれか一方を選択して筒内吸入空気量mcを算出するようにしている。   As described above, in the electronic control device 100 of the present embodiment, when calculating the in-cylinder intake air amount mc through the intake valve model M4, among the cold intake valve model and the warm-up intake valve model, Either one is selected and the in-cylinder intake air amount mc is calculated.

以下、こうした本実施形態の電子制御装置100にかかる筒内吸入空気量mcの演算処理について図3〜8を参照して詳しく説明する。
尚、図3は筒内吸入空気量mcの算出に用いる吸気弁モデルを選択する処理の流れを示すフローチャートである。この処理は機関運転中に電子制御装置100によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
Hereinafter, calculation processing of the in-cylinder intake air amount mc according to the electronic control apparatus 100 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing for selecting an intake valve model used for calculating the in-cylinder intake air amount mc. This process is repeatedly executed at a predetermined control cycle by the electronic control unit 100 during engine operation.

この処理が開始されると、電子制御装置100は図3に示されるようにまずステップS100において、機関冷却水温THWが閾値Tth未満であるか否かを判定する。尚、閾値Tthは、機関冷却水温THWがこの閾値Tth以上であることに基づいて内燃機関10の暖機が完了したことを判定できるように、その値の大きさが設定されている。   When this process is started, the electronic control unit 100 first determines whether or not the engine cooling water temperature THW is lower than the threshold value Tth in step S100 as shown in FIG. The threshold value Tth is set so that the warming-up of the internal combustion engine 10 can be determined based on the engine cooling water temperature THW being equal to or higher than the threshold value Tth.

ステップS100において、機関冷却水温THWが閾値Tth未満である旨の判定がなされた場合(ステップS100:YES)には、内燃機関10の暖機が未完了であると判定してステップS200へと進み、電子制御装置100は冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理を実行する。   If it is determined in step S100 that the engine coolant temperature THW is lower than the threshold value Tth (step S100: YES), it is determined that the internal combustion engine 10 has not been warmed up, and the process proceeds to step S200. The electronic control unit 100 executes a calculation process of the in-cylinder intake air amount mc by the cold intake valve model.

一方、ステップS100において、機関冷却水温THWが閾値Tth以上である旨の判定がなされた場合(ステップS100:NO)には、内燃機関の暖機が完了していると判定してステップS300へと進み、電子制御装置100は暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理を実行する。   On the other hand, if it is determined in step S100 that the engine coolant temperature THW is equal to or higher than the threshold value Tth (step S100: NO), it is determined that the internal combustion engine has been warmed up, and the process proceeds to step S300. Then, the electronic control unit 100 executes a calculation process of the in-cylinder intake air amount mc by the intake valve model after warming up.

そして、ステップS200又はステップS300の演算処理を通じて筒内吸入空気量mcを算出すると電子制御装置100はこの処理を一旦終了する。
以下、図4を参照して上記ステップS300における暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの算出処理について説明する。尚、図4は暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理の流れを示すフローチャートである。
Then, when the in-cylinder intake air amount mc is calculated through the calculation process of step S200 or step S300, the electronic control unit 100 once ends this process.
Hereinafter, the calculation processing of the in-cylinder intake air amount mc by the post-warm-up intake valve model in step S300 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the calculation process of the in-cylinder intake air amount mc by the warm-up intake valve model.

この演算処理を開始すると、図4に示されるように電子制御装置100はまずステップS310において、吸気管モデルM3を通じて算出された吸気管圧力Pmと吸気管温度Tmを読み込む。   When this calculation process is started, as shown in FIG. 4, the electronic control unit 100 first reads the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated through the intake pipe model M3 in step S310.

そして、ステップS320へと進み、吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmに基づいて下記の数式(5)に示される関係を利用して筒内吸入空気量mcを算出する。   Then, the process proceeds to step S320, and the in-cylinder intake air amount mc is calculated based on the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm using the relationship expressed by the following formula (5).

Figure 2010222988
尚、この数式(5)における「Ta」はエアフロメータ51によって検出される温度Taである。この数式(5)は、特許文献1に記載されているように従来から筒内吸入空気量mcの算出に利用されている数式と同様のものである。
Figure 2010222988
In this equation (5), “Ta” is the temperature Ta detected by the air flow meter 51. This mathematical formula (5) is the same as the mathematical formula conventionally used for calculating the in-cylinder intake air amount mc, as described in Patent Document 1.

この数式(5)における係数c,dは、暖機完了後の機関運転を想定した条件(例えば機関温度80℃)で行う実験の結果に基づいて、暖機完了後の機関運転においてこの数式(5)を利用して算出される筒内吸入空気量mcの値が実際の筒内吸入空気量に即したものとなるように、経験的に設定されている。   The coefficients c and d in this equation (5) are based on the results of experiments performed under conditions assuming engine operation after completion of warm-up (for example, engine temperature 80 ° C.). The in-cylinder intake air amount mc calculated using 5) is set empirically so that it matches the actual in-cylinder intake air amount.

ステップS320において、吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmに基づいて筒内吸入空気量mcを算出すると電子制御装置100はこの演算処理を終了する。
次に、図5〜8を参照して上記ステップS200における冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理についてその内容を詳しく説明する。尚、図5は冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理の流れを示すフローチャートである。
In step S320, when the in-cylinder intake air amount mc is calculated based on the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm, the electronic control unit 100 ends this calculation process.
Next, the contents of the calculation processing of the cylinder intake air amount mc by the cold intake valve model in step S200 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing for calculating the in-cylinder intake air amount mc using the cold intake valve model.

この演算処理を開始すると、図5に示されるように電子制御装置100はまずステップS210において、吸気管モデルM3を通じて算出された吸気管圧力Pmと吸気管温度Tmとを読み込むとともに、機関回転速度NEを読み込む。   When this calculation process is started, as shown in FIG. 5, the electronic control unit 100 first reads in the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated through the intake pipe model M3 in step S210, and at the same time the engine speed NE. Is read.

そして、ステップS220へと進み、吸気管温度Tmに基づいて圧力係数A、回転係数B、補正係数Cをそれぞれ算出する。
具体的には、圧力係数Aは下記の数式(6)に基づいて算出される。
In step S220, the pressure coefficient A, the rotation coefficient B, and the correction coefficient C are calculated based on the intake pipe temperature Tm.
Specifically, the pressure coefficient A is calculated based on the following mathematical formula (6).

Figure 2010222988
尚、この数式(6)における傾きαは負の値である。また数式(6)における切片βは、正の値であり、且つ図6に示されるように吸気管温度Tmが取り得る温度領域において圧力係数Aの値が常に正の値になるようにその大きさが設定されている。
Figure 2010222988
Note that the slope α in the equation (6) is a negative value. In addition, the intercept β in the equation (6) is a positive value, and as shown in FIG. Is set.

これにより、ここで算出される圧力係数Aは、図6に示されるように吸気管温度Tmに比例して吸気管温度Tmが高いときほど小さな値となり、且つ常に正の値となる。
回転係数Bは、下記の数式(7)に基づいて算出される。
As a result, the pressure coefficient A calculated here becomes smaller as the intake pipe temperature Tm is higher in proportion to the intake pipe temperature Tm as shown in FIG. 6, and is always a positive value.
The rotation coefficient B is calculated based on the following mathematical formula (7).

Figure 2010222988
尚、この数式(7)における傾きεは正の値である。また数式(7)における切片γは負の値であり、且つ吸気管温度Tmが大気温度と略等しいときに回転係数Bが「0」になるようにその大きさが設定されている。ここでは、大気温度を25℃と想定し、図7に示されるように吸気管温度Tmが25℃のときに回転係数Bが「0」になるように切片γの大きさを設定している。
Figure 2010222988
Note that the slope ε in the equation (7) is a positive value. In addition, the intercept γ in Equation (7) is a negative value, and the magnitude is set so that the rotation coefficient B becomes “0” when the intake pipe temperature Tm is substantially equal to the atmospheric temperature. Here, assuming that the atmospheric temperature is 25 ° C., the magnitude of the intercept γ is set so that the rotation coefficient B becomes “0” when the intake pipe temperature Tm is 25 ° C. as shown in FIG. .

これにより、ここで算出される回転係数Bは、図7に示されるように吸気管温度Tmに比例して吸気管温度Tmが高いときほど大きな値となり、且つ吸気管温度Tmが25℃より高いときに正の値となる一方、吸気管温度Tmが25℃未満のときに負の値となる。   Thereby, the rotation coefficient B calculated here becomes larger as the intake pipe temperature Tm is higher in proportion to the intake pipe temperature Tm as shown in FIG. 7, and the intake pipe temperature Tm is higher than 25 ° C. On the other hand, it becomes a positive value, while it becomes a negative value when the intake pipe temperature Tm is less than 25 ° C.

補正係数Cは、下記の数式(8)に基づいて算出される。   The correction coefficient C is calculated based on the following formula (8).

Figure 2010222988
尚、この数式(8)における傾きηは負の値である。また数式(8)における切片ξは正の値であり、且つ図8に示されるように吸気管温度Tmが60℃のときに補正係数Cが「0」になるようにその大きさが設定されている。
Figure 2010222988
Note that the slope η in the equation (8) is a negative value. In addition, the intercept ξ in the formula (8) is a positive value, and the magnitude is set so that the correction coefficient C becomes “0” when the intake pipe temperature Tm is 60 ° C. as shown in FIG. ing.

このように吸気管温度Tmが60℃のときに補正係数Cが「0」になるように切片ξの大きさを設定するのは、機関温度が、上述した暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において想定される機関温度(例えば80℃)であるときに吸気管温度Tmが約60℃になるためである。すなわち、ここでは、機関温度が上記の実験において想定される機関温度であることが推定されるときに補正係数Cが「0」になるように切片ξの大きさを設定するようにしている。   In this way, the magnitude of the intercept ξ is set so that the correction coefficient C becomes “0” when the intake pipe temperature Tm is 60 ° C., assuming that the engine temperature is the engine operation after completion of the warm-up described above. This is because the intake pipe temperature Tm is about 60 ° C. when the engine temperature (for example, 80 ° C.) is assumed in the experiment conducted. That is, here, the magnitude of the intercept ξ is set so that the correction coefficient C becomes “0” when it is estimated that the engine temperature is the engine temperature assumed in the above experiment.

これにより、ここで算出される補正係数Cは、図8に示されるように吸気管温度Tmが60℃よりも高くなるほどその値が小さくなる一方、吸気管温度Tmが60℃よりも低くなるほどその値が大きくなるとともに、機関温度が上記の実験において想定される機関温度(80℃)から乖離し、吸気管温度Tmが60℃から乖離するほどその絶対値が大きくなる。   As a result, the correction coefficient C calculated here becomes smaller as the intake pipe temperature Tm becomes higher than 60 ° C., as shown in FIG. 8, whereas the correction coefficient C becomes smaller as the intake pipe temperature Tm becomes lower than 60 ° C. As the value increases, the engine temperature deviates from the engine temperature (80 ° C.) assumed in the above experiment, and the absolute value increases as the intake pipe temperature Tm deviates from 60 ° C.

こうしてステップS220において、吸気管温度Tmに基づいて各係数A,B,Cを算出すると、ステップS230へと進む。
そして、下記の冷間時吸気弁モデルの数式(9)に算出された圧力係数A、回転係数B、補正係数Cを代入するとともに、この数式(9)に示される関係を利用して吸気管圧力Pmと、吸気管温度Tmと、機関回転速度NEとに基づいて筒内吸入空気量mcを算出する。
When the coefficients A, B, and C are thus calculated based on the intake pipe temperature Tm in step S220, the process proceeds to step S230.
Then, the calculated pressure coefficient A, rotation coefficient B, and correction coefficient C are substituted into the following equation (9) of the cold-time intake valve model, and the intake pipe is utilized using the relationship shown in the equation (9). The in-cylinder intake air amount mc is calculated based on the pressure Pm, the intake pipe temperature Tm, and the engine speed NE.

Figure 2010222988
尚、この数式(9)における「Ta」はエアフロメータ51によって検出される空気の温度Taである。
Figure 2010222988
In this equation (9), “Ta” is the air temperature Ta detected by the air flow meter 51.

こうしてステップS230において、筒内吸入空気量mcを算出すると電子制御装置100はこの演算処理を終了する。
このように本実施形態の電子制御装置100にあっては、機関冷却水温THWに基づいて内燃機関10の暖機が完了したか否かを判定し、その結果に応じて筒内吸入空気量mcを算出する際に利用する吸気弁モデルの数式を切り替える。
In this way, when the in-cylinder intake air amount mc is calculated in step S230, the electronic control unit 100 ends this calculation process.
As described above, in the electronic control apparatus 100 according to the present embodiment, it is determined whether the warm-up of the internal combustion engine 10 is completed based on the engine coolant temperature THW, and the in-cylinder intake air amount mc is determined according to the result. The formula of the intake valve model used when calculating is switched.

そして、機関冷間時には吸気管温度Tmに基づいて冷間時吸気弁モデルの数式(9)における各係数A,B,Cの値を可変設定するとともに、この冷間時吸気弁モデルの数式(9)に表される関係を利用して筒内吸入空気量mcを算出する。   When the engine is cold, the coefficients A, B, and C in the equation (9) of the cold intake valve model are variably set based on the intake pipe temperature Tm, and the equation ( The in-cylinder intake air amount mc is calculated using the relationship expressed in 9).

以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果が得られるようになる。
(1)吸気管圧力Pmが高いときほど、吸気通路20内の空気の圧力と、気筒11内に生じる負圧との圧力差が大きくなり、気筒11に吸入される空気の量(体積)が増大する。このとき、吸気管温度Tmが低いときには、吸気通路20内の空気の密度が高くなっているため、吸気管温度Tmが高いときよりも気筒11内に吸入される空気の質量、すなわち筒内吸入空気量mcが増大する。一方で、吸気管温度Tmが高いときには、吸気通路20内の空気の密度が低くなるため、吸気管温度Tmが低いときよりも筒内吸入空気量mcが減少する。すなわち、吸気管圧力Pmの変化に対する筒内吸入空気量mcの増減度合は、吸気管温度Tmに応じて変動し、吸気管温度Tmが低いときほど、吸気管圧力Pmの増減に伴う筒内吸入空気量mcの増減度合は大きくなる。
According to the embodiment described above, the following functions and effects can be obtained.
(1) The higher the intake pipe pressure Pm, the larger the pressure difference between the air pressure in the intake passage 20 and the negative pressure generated in the cylinder 11, and the amount (volume) of air sucked into the cylinder 11 becomes larger. Increase. At this time, when the intake pipe temperature Tm is low, the density of the air in the intake passage 20 is high. Therefore, the mass of air sucked into the cylinder 11, that is, in-cylinder intake, is higher than when the intake pipe temperature Tm is high. The air amount mc increases. On the other hand, when the intake pipe temperature Tm is high, the density of the air in the intake passage 20 is low, so that the in-cylinder intake air amount mc is reduced compared to when the intake pipe temperature Tm is low. That is, the degree of increase / decrease in the in-cylinder intake air amount mc with respect to the change in the intake pipe pressure Pm varies according to the intake pipe temperature Tm. The degree of increase / decrease in the air amount mc increases.

上記実施形態の電子制御装置100にあっては、機関冷間時には吸気管温度Tmが低いときほど圧力係数Aが大きくなるように吸気管温度Tmに基づいて圧力係数Aを可変設定するようにしている。そのため、吸気管温度Tmに応じて吸気管圧力Pmに対する筒内吸入空気量mcの増減度合が変化することを考慮し、それに即した態様で筒内吸入空気量mcを適切に算出することができる。   In the electronic control apparatus 100 of the above embodiment, the pressure coefficient A is variably set based on the intake pipe temperature Tm so that the pressure coefficient A increases as the intake pipe temperature Tm decreases when the engine is cold. Yes. Therefore, it is possible to appropriately calculate the in-cylinder intake air amount mc in a manner corresponding to the change in the degree of increase / decrease of the in-cylinder intake air amount mc relative to the intake pipe pressure Pm according to the intake pipe temperature Tm. .

すなわち、機関温度が低く、吸気管温度Tmが特に低くなる機関冷間時にあっても適切に筒内吸入空気量mcを推定することができるようになり、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量mcのずれを抑制し、筒内吸入空気量mcに基づいて的確な機関運転を実現することができるようになる。   That is, even when the engine temperature is low and the intake pipe temperature Tm is particularly low and the engine is cold, the in-cylinder intake air amount mc can be estimated appropriately. It is possible to suppress the deviation of the cylinder intake air amount mc over a wide temperature range, and to realize an accurate engine operation based on the cylinder intake air amount mc.

(2)吸気通路20を流れる空気は気筒11に吸入されるまでの間に吸気通路20の壁面との間で熱交換を行う。そのため、気筒11に吸入される空気の密度はこの熱交換による温度変化によっても変化する。ここで、機関回転速度NEが低いときには、吸気通路20内を流れる空気の流速が遅いため、熱交換による温度変化が生じやすく、吸気通路20内を流れる空気の密度は吸気通路20の壁面の温度の影響を受けて変化しやすくなる。一方で、機関回転速度NEが高いときには、吸気通路20内を流れる空気の流速が速いため、熱交換による温度変化が生じにくく、吸気通路20を流れる空気の密度は吸気通路20の壁面の温度の影響を受けにくい。   (2) The air flowing through the intake passage 20 exchanges heat with the wall surface of the intake passage 20 before being sucked into the cylinder 11. Therefore, the density of the air taken into the cylinder 11 also changes due to the temperature change caused by this heat exchange. Here, when the engine rotational speed NE is low, the flow rate of air flowing through the intake passage 20 is slow, so that a temperature change is likely to occur due to heat exchange, and the density of the air flowing through the intake passage 20 is the temperature of the wall surface of the intake passage 20. It becomes easy to change under the influence of. On the other hand, when the engine rotational speed NE is high, the flow rate of air flowing through the intake passage 20 is fast, so that a temperature change due to heat exchange hardly occurs, and the density of the air flowing through the intake passage 20 is the temperature of the wall surface of the intake passage 20. Not easily affected.

また、気筒11内に吸入される空気の温度である吸気管温度Tmが吸気通路20内に吸入される空気の温度である大気温度Taよりも低いときには、吸気通路20を通じて気筒11内に吸入される空気が吸気通路20内における熱交換によって冷却されてその密度が小さくなり、気筒11への空気の充填効率が向上する。一方で、吸気管温度Tmが大気温度Taよりも高いときには、吸気通路20を通じて気筒11内に吸入される空気が吸気通路20における熱交換によって暖められてその密度が大きくなり、気筒11への空気の充填効率が低下する。   Further, when the intake pipe temperature Tm, which is the temperature of the air sucked into the cylinder 11, is lower than the atmospheric temperature Ta, which is the temperature of the air sucked into the intake passage 20, it is sucked into the cylinder 11 through the intake passage 20. The air is cooled by heat exchange in the intake passage 20 to reduce its density, and the efficiency of filling the cylinder 11 with air is improved. On the other hand, when the intake pipe temperature Tm is higher than the atmospheric temperature Ta, the air sucked into the cylinder 11 through the intake passage 20 is warmed by heat exchange in the intake passage 20 to increase its density, and the air to the cylinder 11 is increased. The filling efficiency is reduced.

すなわち、吸気管温度Tmが大気温度Taよりも低いときには、機関回転速度NEが低いときほど吸気通路20内の空気が熱交換によって冷却されて収縮するため、充填効率が向上し、筒内吸入空気量mcが増大する。一方で、吸気管温度Tmが大気温度Taよりも高いときには機関回転速度NEが高いときほど熱交換による吸気通路20内の空気の膨張が抑制されるため、充填効率の低下が抑制され、筒内吸入空気量mcが増大する。   That is, when the intake pipe temperature Tm is lower than the atmospheric temperature Ta, the air in the intake passage 20 is cooled and contracted by heat exchange as the engine rotational speed NE is lower, so that the charging efficiency is improved and the cylinder intake air The amount mc increases. On the other hand, when the intake pipe temperature Tm is higher than the atmospheric temperature Ta, the higher the engine rotational speed NE is, the more the expansion of air in the intake passage 20 due to heat exchange is suppressed. The intake air amount mc increases.

この点、上記実施形態の電子制御装置100にあっては、機関冷間時には吸気管温度Tmに応じて機関回転速度NEにかかる係数である回転係数Bを可変設定するようにしている。そして、回転係数Bを、吸気管温度Tmが大気温度として想定した25℃よりも低いときに負の値にする一方、吸気管温度Tmが25℃よりも高いときに正の値にするとともに、吸気管温度Tmが高いときほどその値が大きくなるようにしている。そのため、吸気管温度Tmが25℃未満であるときには機関回転速度NEが低いときほど算出される筒内吸入空気量mcの値が大きくなる一方、吸気管温度Tmが25℃よりも高いときには機関回転速度NEが高いときほど算出される筒内吸入空気量mcの値が大きくなるようになる。すなわち上記実施形態の電子制御装置100にあっては、吸気管温度Tmが筒内吸入空気量mcに与える影響を加味するとともに、更に機関回転速度NEが筒内吸入空気量mcに与える影響を加味した上で筒内吸入空気量mcを算出することができる。   In this regard, in the electronic control device 100 of the above embodiment, when the engine is cold, the rotation coefficient B, which is a coefficient applied to the engine rotation speed NE, is variably set according to the intake pipe temperature Tm. The rotation coefficient B is set to a negative value when the intake pipe temperature Tm is lower than 25 ° C. assumed as the atmospheric temperature, and is set to a positive value when the intake pipe temperature Tm is higher than 25 ° C. The higher the intake pipe temperature Tm, the higher the value. Therefore, when the intake pipe temperature Tm is lower than 25 ° C., the value of the cylinder intake air amount mc calculated as the engine rotational speed NE is lower increases. On the other hand, when the intake pipe temperature Tm is higher than 25 ° C., the engine speed increases. The higher the speed NE, the larger the value of the cylinder intake air amount mc calculated. That is, in the electronic control apparatus 100 of the above embodiment, the influence of the intake pipe temperature Tm on the in-cylinder intake air amount mc is taken into account, and further, the influence of the engine speed NE on the in-cylinder intake air amount mc is taken into account. In addition, the in-cylinder intake air amount mc can be calculated.

(3)圧力係数Aを数式(6)に基づいて算出することにより、同圧力係数Aが吸気管温度Tmに比例して同吸気管温度Tmが高いときほど小さくなるようにしている。そのため、比較的簡単な演算によって上述したように吸気管温度Tmの影響を加味して筒内吸入空気量mcを算出することができ、電子制御装置100の演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量mcを的確に推定することができる。   (3) By calculating the pressure coefficient A based on the formula (6), the pressure coefficient A is proportional to the intake pipe temperature Tm, and becomes smaller as the intake pipe temperature Tm is higher. Therefore, the in-cylinder intake air amount mc can be calculated by taking into account the influence of the intake pipe temperature Tm as described above by relatively simple calculation, and without increasing the calculation load of the electronic control unit 100 excessively. The in-cylinder intake air amount mc can be accurately estimated over a wide temperature range from when the engine is cold to after completion of engine warm-up.

(4)回転係数Bを数式(7)に基づいて算出することにより、同回転係数Bが、吸気管温度Tmが25℃のときに「0」となり、吸気管温度Tmに比例して同吸気管温度Tmが高いときほど大きくなるようにしている。そのため、比較的簡単な演算によって上述したように機関回転速度NE及び吸気管温度Tmの影響を加味して筒内吸入空気量mcを算出することができ、電子制御装置100の演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量mcを高い精度で推定することができる。   (4) By calculating the rotation coefficient B based on the equation (7), the rotation coefficient B becomes “0” when the intake pipe temperature Tm is 25 ° C., and the intake air is proportional to the intake pipe temperature Tm. The higher the tube temperature Tm, the higher the temperature. Therefore, the in-cylinder intake air amount mc can be calculated by taking into account the influence of the engine speed NE and the intake pipe temperature Tm as described above by relatively simple calculation, and the calculation load of the electronic control unit 100 is excessively increased. Without increasing, the in-cylinder intake air amount mc can be estimated with high accuracy over a wide temperature range from when the engine is cold to after completion of engine warm-up.

(5)暖機完了後には、数式(5)に表される関係を利用して筒内吸入空気量mcを算出する一方、機関冷間時には吸気管温度Tmに基づいて各係数A,B,Cが可変設定される数式(9)によって表される関係を利用して筒内吸入空気量mcを算出するようにしている。そのため、暖機完了後に参照される数式(5)にあっては暖機完了後の機関運転に特化させて各係数c,dを設定し、機関冷間時に参照される数式(9)にあってはその各係数A,B,Cの設定態様を機関冷間時に特化したものとすることができる。これにより、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に数式(9)を利用して筒内吸入空気量mcを算出する場合と比較して、筒内吸入空気量mcの算出精度を向上させることができる。   (5) After the warm-up is completed, the in-cylinder intake air amount mc is calculated using the relationship expressed by Equation (5), while the coefficients A, B, and B are calculated based on the intake pipe temperature Tm when the engine is cold. The in-cylinder intake air amount mc is calculated using the relationship expressed by Equation (9) in which C is variably set. Therefore, in Equation (5) referred to after completion of warm-up, the coefficients c and d are set in accordance with engine operation after completion of warm-up, and Equation (9) referred to when the engine is cold. In this case, the setting modes of the coefficients A, B, and C can be specialized when the engine is cold. As a result, the calculation accuracy of the in-cylinder intake air amount mc is improved as compared with the case where the in-cylinder intake air amount mc is always calculated using Equation (9) from when the engine is cold to after completion of warm-up. be able to.

(6)数式(8)を参照して補正係数Cを算出することにより、同補正係数Cの値が、吸気管温度Tmが60℃よりも高くなるほど小さくなる一方、吸気管温度Tmが60℃よりも低くなるほど大きくなるとともに、吸気管温度Tmが60℃から乖離するほど絶対値が大きくなるようしている。そのため、機関温度が暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験の際に想定された機関温度(80℃)から乖離し、吸気管温度Tmが60℃から乖離しているときほど、筒内吸入空気量mcの補正量が大きくなる。すなわち、実験の際に想定した機関温度からの乖離が大きいときほど、補正量が大きくなり、想定した機関温度からの乖離による筒内吸入空気量mcのずれが好適に抑制されるようになる。   (6) By calculating the correction coefficient C with reference to Equation (8), the value of the correction coefficient C decreases as the intake pipe temperature Tm becomes higher than 60 ° C., while the intake pipe temperature Tm becomes 60 ° C. The absolute value increases as the intake pipe temperature Tm deviates from 60 ° C. Therefore, when the engine temperature deviates from the engine temperature (80 ° C.) assumed in the experiment conducted assuming the engine operation after completion of warm-up, and the intake pipe temperature Tm deviates from 60 ° C., The correction amount of the cylinder intake air amount mc increases. That is, the larger the deviation from the engine temperature assumed in the experiment, the larger the correction amount, and the deviation of the cylinder intake air amount mc due to the deviation from the assumed engine temperature is suitably suppressed.

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、暖機完了判定手段として、機関冷却水温THWが閾値Tth未満であるか否かを判定する構成を採用し、機関冷却水温THWが閾値Tth未満ではない、すなわち機関冷却水温THWが閾値Tth以上である旨の判定がなされたときに暖機が完了していることを判定するようにした。これに対して、暖機完了判定手段の構成は適宜変更することができる。例えば、機関温度を直接検出する温度センサを設け、この温度センサによって検出される温度が閾値以上であることに基づいて暖機が完了している旨を判定する構成を採用することもできる。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, as the warm-up completion determination means, a configuration is adopted in which it is determined whether or not the engine cooling water temperature THW is lower than the threshold value Tth, and the engine cooling water temperature THW is not lower than the threshold value Tth. It is determined that the warm-up has been completed when it is determined that is equal to or greater than the threshold value Tth. On the other hand, the configuration of the warm-up completion determination unit can be changed as appropriate. For example, it is possible to employ a configuration in which a temperature sensor that directly detects the engine temperature is provided, and it is determined that the warm-up is completed based on the temperature detected by the temperature sensor being equal to or higher than a threshold value.

・上記実施形態にあっては、大気温度を25℃と想定し、数式(7)における切片γの大きさを吸気管温度Tmが25℃のときに回転係数Bが「0」になる大きさに設定する構成を例示した。これに対して、切片γの大きさは、このように吸気管温度Tmが25℃のときに回転係数Bが「0」になる大きさに限らず、適宜変更することができる。しかし、切片γの大きさは、吸気管温度Tmが大気温度と略等しいときに回転係数Bが「0」になるように設定されている必要があるため、切片γの大きさは、吸気管温度Tmが25±5℃程度の範囲にあるときに回転係数Bが「0」になるように設定することが望ましい。   In the above embodiment, assuming that the atmospheric temperature is 25 ° C., the magnitude of the intercept γ in Equation (7) is such that the rotation coefficient B is “0” when the intake pipe temperature Tm is 25 ° C. The configuration to be set in is exemplified. On the other hand, the magnitude of the intercept γ is not limited to such a magnitude that the rotation coefficient B is “0” when the intake pipe temperature Tm is 25 ° C., but can be changed as appropriate. However, the magnitude of the intercept γ needs to be set so that the rotation coefficient B becomes “0” when the intake pipe temperature Tm is substantially equal to the atmospheric temperature. It is desirable to set the rotation coefficient B to “0” when the temperature Tm is in the range of about 25 ± 5 ° C.

・また、上記実施形態では、吸気管温度Tmが60℃のときに補正係数Cが「0」になるように数式(8)における切片ξの大きさを設定する構成を示した。これに対して、切片ξの大きさは、機関温度が暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において想定される機関温度と等しくなっているときに補正係数Cが「0」になるように設定されていればよく、適宜変更することができる。   In the above-described embodiment, the configuration in which the magnitude of the intercept ξ in Equation (8) is set so that the correction coefficient C becomes “0” when the intake pipe temperature Tm is 60 ° C. On the other hand, the magnitude of the intercept ξ is such that the correction coefficient C is set to “0” when the engine temperature is equal to the engine temperature assumed in an experiment performed assuming engine operation after completion of warm-up. It is only necessary to be set so that it can be changed as appropriate.

・上記実施形態にあっては、図3を参照して説明したように暖機が完了していないと判定されたときに吸気管温度Tmに基づいて各係数A,B,Cが可変設定される冷間時吸気弁モデルの数式(9)を利用して筒内吸入空気量mcを算出する構成を示した。   In the above embodiment, the coefficients A, B, and C are variably set based on the intake pipe temperature Tm when it is determined that the warm-up is not completed as described with reference to FIG. A configuration is shown in which the in-cylinder intake air amount mc is calculated using Equation (9) of the cold intake valve model.

これに対して、暖機が完了しているか否かを判定する処理を省略し、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に吸気管温度Tmに基づいて各係数A,B,Cが可変設定される数式(9)を利用して筒内吸入空気量mcを算出する構成を採用することもできる。   On the other hand, the process for determining whether or not the warm-up has been completed is omitted, and the coefficients A, B, and C are always variable based on the intake pipe temperature Tm from when the engine is cold to after the warm-up is completed. A configuration in which the in-cylinder intake air amount mc is calculated using the set numerical formula (9) may be employed.

・数式(9)に機関回転速度NEにかかる項を設け、吸気管温度Tmの影響と機関回転速度NEの影響の双方を加味して筒内吸入空気量mcを算出する構成を示したが、機関回転速度NEにかかる項を省略し、下記の数式(10)に表される関係を利用して吸気管温度Tmの影響のみを考慮して筒内吸入空気量mcを算出する構成を採用することもできる。   -Although a term relating to the engine rotational speed NE is provided in the mathematical formula (9) and the influence of the intake pipe temperature Tm and the influence of the engine rotational speed NE are taken into account, the in-cylinder intake air amount mc is calculated. A configuration is adopted in which the term relating to the engine rotational speed NE is omitted, and the in-cylinder intake air amount mc is calculated in consideration of only the influence of the intake pipe temperature Tm using the relationship expressed by the following formula (10). You can also.

Figure 2010222988
・各係数A,B,Cは吸気管温度Tmに比例して直線状に変化するものでなくてもよい。
Figure 2010222988
Each coefficient A, B, C does not have to change linearly in proportion to the intake pipe temperature Tm.

例えば、圧力係数Aは吸気管温度Tmが低いときほど大きくなるように吸気管温度Tmに応じて可変設定され、常に正の値をとるものであればよいため、例えば図9に示されるような演算マップを参照して吸気管温度Tmに基づいて圧力係数Aを設定するようにしてもよい。   For example, the pressure coefficient A may be variably set according to the intake pipe temperature Tm so as to increase as the intake pipe temperature Tm is low, and may always take a positive value. For example, as shown in FIG. The pressure coefficient A may be set based on the intake pipe temperature Tm with reference to the calculation map.

また、回転係数Bは吸気管温度Tmが大気温度よりも低いときには負の値となる一方、吸気管温度Tmが大気温度よりも高いときには正の値となるとともに、吸気管温度Tmが高いときほど大きくなるように吸気管温度Tmに基づいて可変設定されるものであればよい。そのため、例えば、図10に示されるように吸気管温度Tmが大気温度(ここでは25℃)よりも高いときと、吸気管温度Tmが大気温度よりも低いときとで回転係数Bを算出する数式における傾きの大きさを異ならせるようにすることもできる。   The rotation coefficient B becomes a negative value when the intake pipe temperature Tm is lower than the atmospheric temperature, and becomes a positive value when the intake pipe temperature Tm is higher than the atmospheric temperature, and as the intake pipe temperature Tm is higher. What is necessary is just to variably set based on the intake pipe temperature Tm so that it may become large. Therefore, for example, as shown in FIG. 10, a mathematical formula for calculating the rotation coefficient B when the intake pipe temperature Tm is higher than the atmospheric temperature (here, 25 ° C.) and when the intake pipe temperature Tm is lower than the atmospheric temperature. It is also possible to vary the magnitude of the inclination at.

すなわち、少なくとも機関温度の変化に応じて変化する筒内吸入空気量mcの変化態様に即した態様で筒内吸入空気量mcを算出することができるように、機関温度と相関を有する吸気管温度Tmに応じて各係数A,B,Cを可変設定することができるようになっていればよい。   That is, the intake pipe temperature having a correlation with the engine temperature so that the in-cylinder intake air amount mc can be calculated in a manner in accordance with a change mode of the in-cylinder intake air amount mc that changes at least according to a change in the engine temperature. It is only necessary that the coefficients A, B, and C can be variably set according to Tm.

10…内燃機関、11…気筒、12…ピストン、13…シリンダヘッド、14…燃焼室、15…吸気弁、16…排気弁、17…燃料噴射弁、18…点火プラグ、20…吸気通路、21…エアクリーナ、22…フィルタ、23…サージタンク、24…モータ、25…スロットル弁、30…排気通路、50…アクセル開度センサ、51…エアフロメータ、52…吸気圧センサ、53…吸気管温度センサ、54…クランク角度センサ、55…スロットル開度センサ、56…水温センサ、57…カム角度センサ、100…電子制御装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Cylinder, 12 ... Piston, 13 ... Cylinder head, 14 ... Combustion chamber, 15 ... Intake valve, 16 ... Exhaust valve, 17 ... Fuel injection valve, 18 ... Spark plug, 20 ... Intake passage, 21 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Air cleaner, 22 ... Filter, 23 ... Surge tank, 24 ... Motor, 25 ... Throttle valve, 30 ... Exhaust passage, 50 ... Accelerator opening sensor, 51 ... Air flow meter, 52 ... Intake pressure sensor, 53 ... Intake pipe temperature sensor 54 ... Crank angle sensor, 55 ... Throttle opening sensor, 56 ... Water temperature sensor, 57 ... Cam angle sensor, 100 ... Electronic control unit.

Claims (6)

「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
Figure 2010222988
当該数式における「A」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値である
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
“Pm” is the intake pipe pressure, which is the pressure in the downstream side of the throttle valve in the intake passage, “Ta” is the air temperature in the upstream side of the throttle valve, and “Tm” is higher than the throttle valve. When the intake pipe temperature, which is the temperature of the air in the downstream portion, “mc” is the in-cylinder intake air amount, which is the mass of air sucked into the cylinder, and “C” is the correction coefficient, the following equation is used. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates an in-cylinder intake air amount using the relationship
Figure 2010222988
The pressure coefficient corresponding to “A” in the equation is a positive value variably set based on the intake pipe temperature so that the pressure coefficient increases as the intake pipe temperature is lower. Estimating device.
「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管負圧、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「NE」を機関回転速度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
Figure 2010222988
当該数式における「A」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、「B」に相当する回転係数は、吸気管温度が大気温度よりも低いときには負の値となる一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときには正の値となるとともに、吸気管温度が高いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される値である
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
“Pm” is the intake pipe negative pressure which is the pressure in the downstream side of the throttle valve in the intake passage, “Ta” is the temperature of the air in the upstream side of the throttle valve, and “Tm” is from the throttle valve Also, the intake pipe temperature that is the temperature of the air in the downstream part, “NE” is the engine speed, “mc” is the in-cylinder intake air amount that is the mass of air sucked into the cylinder, and “C” is the correction coefficient An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates an in-cylinder intake air amount using a relationship represented by the following mathematical formula,
Figure 2010222988
The pressure coefficient corresponding to “A” in the formula is a positive value variably set based on the intake pipe temperature so that the lower the intake pipe temperature is, the rotation coefficient corresponding to “B” is Based on the intake pipe temperature, a negative value is obtained when the intake pipe temperature is lower than the atmospheric temperature, a positive value is obtained when the intake pipe temperature is higher than the atmospheric temperature, and a higher value is obtained when the intake pipe temperature is higher. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, characterized in that the value is variably set.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
前記圧力係数は、「A」を同圧力係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
Figure 2010222988
からなる数式に基づいて算出され、
当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Tm」の可変領域内において「A」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The pressure coefficient is “A” as the same pressure coefficient and “Tm” as the intake pipe temperature.
Figure 2010222988
Calculated based on a mathematical formula consisting of
In the formula, “α” is a negative value, and “β” is set so that the value of “A” is always a positive value in the variable region of “Tm”. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine characterized by the above.
請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
前記回転係数は、「B」を同回転係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
Figure 2010222988
からなる数式に基づいて算出され、
当該数式における「ε」は正の値であり、且つ「γ」は吸気管温度が大気温度と等しいときに「B」の値が「0」になるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 2,
The rotation coefficient is “B” when the rotation coefficient is the same and “Tm” is the intake pipe temperature.
Figure 2010222988
Calculated based on a mathematical formula consisting of
“Ε” in the equation is a positive value, and “γ” is set so that the value of “B” becomes “0” when the intake pipe temperature is equal to the atmospheric temperature. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine characterized by the above.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、
前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、
前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
Figure 2010222988
当該数式における「c」及び「d」に相当する各係数は、当該数式を利用して算出される筒内吸入空気量の値が、暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において測定される実際の筒内吸入空気量に即した値となるように、予め行う前記実験の結果に基づいて設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
In the intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
A warm-up completion determination unit that determines whether or not the warm-up of the internal combustion engine has been completed;
When it is determined by the warm-up completion determining means that the warm-up of the internal combustion engine has not been completed, the mathematical expression indicating the relationship between the intake pipe temperature and the intake pipe pressure and the in-cylinder intake air amount While calculating the in-cylinder intake air amount using the relationship represented,
When the warm-up completion determination unit determines that the warm-up is completed, the intake air amount of the internal combustion engine that calculates the in-cylinder intake air amount using the relationship represented by the following mathematical formula An estimation device,
Figure 2010222988
Each coefficient corresponding to “c” and “d” in the formula is calculated in an experiment in which the value of the in-cylinder intake air amount calculated using the formula is assumed to be the engine operation after the warm-up is completed. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, which is set based on a result of the experiment conducted in advance so as to be a value in accordance with an actual in-cylinder intake air amount to be measured.
請求項5に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
前記補正係数は、「C」を同補正係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
Figure 2010222988
からなる数式に基づいて算出され、
当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 5,
When the correction coefficient is “C”, and “Tm” is the intake pipe temperature,
Figure 2010222988
Calculated based on a mathematical formula consisting of
“Η” in the formula is a negative value, and “ξ” is so large that the absolute value of the correction coefficient increases as the engine temperature deviates from the engine temperature assumed in the experiment. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, wherein
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