JP2011190781A - Cylinder intake air amount calculation device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の気筒内に吸入される新気量である気筒吸入空気量を算出する気筒吸入空気量算出装置に関し、特に吸気弁のリフト量を変更可能な動弁機構を備える内燃機関の気筒吸入空気量を算出するものに関する。 The present invention relates to a cylinder intake air amount calculation device that calculates a cylinder intake air amount that is a fresh air amount drawn into a cylinder of an internal combustion engine, and in particular, an internal combustion engine having a valve operating mechanism capable of changing a lift amount of an intake valve. This relates to the calculation of the cylinder intake air amount.
特許文献1には、機関回転数、吸気圧、及び充填効率(体積効率)を用いて気筒吸入空気量を算出する装置が示されている。この装置によれば、充填効率の変動を補正する空燃比学習値が、検出空燃比に応じて算出され、空燃比学習値で補正した充填効率を用いて気筒吸入空気量が算出される。
また特許文献2には、内燃機関の気筒吸入空気量の予測値を算出し、算出した予測値に基づいて燃料噴射量を算出する燃料噴射量制御装置が示されている。この装置によれば、吸気の質量保存則に基づいて設定された物理モデル式に、気筒吸入空気量の前回予測値及び検出される吸入空気流量を適用して気筒吸入空気量の今回予測値が算出され、算出された今回予測値に基づいて燃料噴射量が算出される。予測値を用いることにより、機関の過渡運転状態における空燃比制御精度の向上が図られている。
特許文献1に示された装置では、機関回転数及び吸気圧に応じて設定されたマップを検索することにより、充填効率が算出されるため、予めマップを設定するために工数を必要とする。また、吸気弁(及び排気弁)の作動特性(リフト量、開閉弁時期)を変更する動弁機構を備えた機関では、吸気弁(及び排気弁)の作動特性に応じて複数のマップを設ける必要があり、マップ設定工数が膨大なものとなる。またマップ設定時の機関運転状態と異なる運転状態に対応するために、マップ検索値の補正(例えば上述した空燃比学習値による補正)が必要となる。
In the apparatus disclosed in
機関の過渡運転状態における空燃比制御精度を向上させるためには、特許文献2に示されるように気筒吸入空気量の予測値を用いることが有効である。しかしながら、予測値は予測誤差を当然に含むため、気筒吸入空気量の予測値を、前回予測値を用いて算出する特許文献2の手法では、予測値の算出精度の点で改善の余地があった。
In order to improve the air-fuel ratio control accuracy in the transient operation state of the engine, it is effective to use a predicted value of the cylinder intake air amount as disclosed in
本発明は、気筒吸入空気量の予測値(予測気筒吸入空気量)の算出に使用するマップやテーブルの数を低減し、しかも機関特性の経時変化の影響を受けることなく常に正確な予測気筒吸入空気量を得ることできる気筒吸入空気量算出装置を提供することを目的とする。 The present invention reduces the number of maps and tables used to calculate the predicted value of the cylinder intake air amount (predicted cylinder intake air amount), and is always accurate and predictable cylinder intake without being affected by changes in engine characteristics over time. It is an object of the present invention to provide a cylinder intake air amount calculation device capable of obtaining an air amount.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、吸気弁のリフト量を変更可能な動弁機構(40)を備える内燃機関の気筒に吸入される新気量である気筒吸入空気量を算出する、内燃機関の気筒吸入空気量算出装置において、前記機関の吸気管(2)を通過する新気の流量である吸入空気流量(HGAIR)を取得する吸入空気流量取得手段と、前記機関の吸気圧(PBA)を検出する吸気圧検出手段と、前記機関に吸入される空気の温度である吸気温(TA)を検出する吸気温検出手段と、前記吸気圧(PBA)及び吸気温(TA)に基づいて理論気筒吸入空気量(GAIRSTD)を算出する理論気筒吸入空気量算出手段と、前記理論気筒吸入空気量(GAIRSTD)を用いて前記機関の体積効率(ηv’)を算出する体積効率算出手段と、前記体積効率(ηv’)を前記吸気弁のリフト量(LIFT)に応じて補正し、補正体積効率(ηva)を算出する体積効率補正手段と、前記吸入空気流量(HGAIR)及び補正体積効率(ηva)を用いて前記気筒吸入空気量の予測値である予測気筒吸入空気量(GAIRCYL)を算出する予測気筒吸入空気量算出手段とを備え、前記予測気筒吸入空気量算出手段は、前記予測気筒吸入空気量の過去相当値(GAIRCYLP)を用いて前記予測気筒吸入空気量(GAIRCYL)を算出し、前記体積効率算出手段は、前記予測気筒吸入空気量の過去相当値(GAIRCYLP)を前記理論気筒吸入空気量(GAIRSTD)で除算することにより前記体積効率(ηv’)を算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a cylinder intake air amount that is a fresh air amount sucked into a cylinder of an internal combustion engine having a valve operating mechanism (40) capable of changing a lift amount of the intake valve. In the cylinder intake air amount calculation device for the internal combustion engine to be calculated, an intake air flow rate acquisition means for acquiring an intake air flow rate (HGAIR) which is a flow rate of fresh air passing through the intake pipe (2) of the engine; Intake pressure detection means for detecting intake pressure (PBA), intake air temperature detection means for detecting intake air temperature (TA), which is the temperature of air sucked into the engine, intake pressure (PBA) and intake air temperature (TA) ) Based on the theoretical cylinder intake air amount (GAIRSTD), and the volume efficiency of calculating the volume efficiency (ηv ′) of the engine using the theoretical cylinder intake air amount (GAIRSTD). Calculation A volume efficiency correction means for correcting the volume efficiency (ηv ′) according to the lift amount (LIFT) of the intake valve and calculating a corrected volume efficiency (ηva), the intake air flow rate (HGAIR) and the correction A predicted cylinder intake air amount calculating means for calculating a predicted cylinder intake air amount (GAIRCYL) that is a predicted value of the cylinder intake air amount using volumetric efficiency (ηva), and the predicted cylinder intake air amount calculating means includes: The predicted cylinder intake air amount (GAIRCYL) is calculated using a past equivalent value (GAIRCYLP) of the predicted cylinder intake air amount, and the volumetric efficiency calculating means calculates a past equivalent value (GAIRCYLP) of the predicted cylinder intake air amount. The volumetric efficiency (ηv ′) is calculated by dividing by the theoretical cylinder intake air amount (GAIRSTD).
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の気筒吸入空気量算出装置において、前記体積効率補正手段は、前記リフト量の予測値(HLIFT)を用いて前記補正体積効率(ηva)を算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the cylinder intake air amount calculation device of the internal combustion engine according to the first aspect, the volumetric efficiency correction means uses the predicted value (HLIFT) of the lift amount to calculate the corrected volumetric efficiency (HLIFT). ηva) is calculated.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の気筒吸入空気量算出装置において、前記吸気弁のリフト量(LIFT)を検出するリフト量検出手段を備え、前記予測気筒吸入空気量算出手段は、検出されるリフト量(LIFT)を用いて前記過去相当値(GAIRCYLP)を算出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the cylinder intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the apparatus further comprises a lift amount detection means for detecting a lift amount (LIFT) of the intake valve, and the predicted cylinder. The intake air amount calculating means calculates the past equivalent value (GAIRCYLP) using the detected lift amount (LIFT).
請求項1に記載の発明によれば、吸気圧及び吸気温に基づいて理論気筒吸入空気量が算出され、理論気筒吸入空気量を用いて機関の体積効率が算出され、この体積効率を吸気弁リフト量に応じて補正することにより補正体積効率が算出され、吸入空気流量及び補正体積効率を用いて予測気筒吸入空気量が算出される。予測気筒吸入空気量の算出には、予測気筒吸入空気量の過去相当値が適用されるとともに、その過去相当値を理論気筒吸入空気量で除算することにより体積効率が算出される。これにより、予測気筒吸入空気量の算出に使用するマップやテーブルの数を低減することができる。また体積効率が検出パラメータを用いて更新されるので、機関特性の経時変化の影響を受けることなく常に正確な予測気筒吸入空気量を得ることできる。さらに吸気弁のリフト量が変更されると体積効率が変化するため、リフト量に応じて補正された補正体積効率を用いることにより、リフト量の変化にともなう体積効率の変化が反映され、過渡運転状態においても正確な予測気筒吸入空気量を算出することができる。 According to the first aspect of the present invention, the theoretical cylinder intake air amount is calculated based on the intake pressure and the intake air temperature, and the volumetric efficiency of the engine is calculated using the theoretical cylinder intake air amount. The corrected volumetric efficiency is calculated by correcting according to the lift amount, and the predicted cylinder intake air amount is calculated using the intake air flow rate and the corrected volumetric efficiency. In calculating the predicted cylinder intake air amount, a past equivalent value of the predicted cylinder intake air amount is applied, and volume efficiency is calculated by dividing the past equivalent value by the theoretical cylinder intake air amount. Thereby, the number of maps and tables used for calculating the predicted cylinder intake air amount can be reduced. In addition, since the volumetric efficiency is updated using the detection parameter, it is possible to always obtain an accurate predicted cylinder intake air amount without being affected by changes in engine characteristics over time. Furthermore, volumetric efficiency changes when the lift amount of the intake valve is changed, so using the corrected volumetric efficiency corrected according to the lift amount reflects changes in volumetric efficiency as the lift amount changes, and transient operation Even in the state, an accurate predicted cylinder intake air amount can be calculated.
請求項2に記載の発明によれば、吸気弁リフト量の予測値を用いて補正体積効率が算出されるので、過渡運転状態における体積効率の算出精度を高めることができる。 According to the second aspect of the invention, since the corrected volumetric efficiency is calculated using the predicted value of the intake valve lift amount, it is possible to increase the accuracy of volumetric efficiency calculation in the transient operation state.
請求項3に記載の発明によれば、検出されるリフト量を用いて予測気筒吸入空気量の過去相当値が算出されるので、過去相当値として予測気筒吸入空気量の前回値を使用する場合に比べて、リフト量の予測値を用いることに起因する誤差を低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the past equivalent value of the predicted cylinder intake air amount is calculated using the detected lift amount, the previous value of the predicted cylinder intake air amount is used as the past equivalent value. Compared to the above, it is possible to reduce an error caused by using the predicted value of the lift amount.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、例えば4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、吸気弁のリフト量及び開角(開弁期間)を連続的に変更する第1弁作動特性可変機構と、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構としての第2弁作動特性可変機構とを有する弁作動特性可変装置40を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. For example, an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 having four cylinders includes an intake valve and an exhaust valve. A first valve operating characteristic variable mechanism that includes cams that drive these, and that continuously changes the lift amount and opening angle (valve opening period) of the intake valve, and the crankshaft rotation angle of the cam that drives the intake valve Is provided with a variable valve
エンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。また、スロットル弁3にはスロットル弁開度(TH)センサ4が連結されており、当該スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット(以下(ECU)という)5に供給する。スロットル弁3には、スロットル弁3を駆動するアクチュエータ7が接続されており、アクチュエータ7は、ECU5によりその作動が制御される。
A
燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁3との間かつ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射弁6の開弁時間及び開弁時期が制御される。
The
エンジン1の各気筒の点火プラグ13は、ECU5に接続されており、ECU5は点火プラグ13に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
スロットル弁の上流側には吸入空気流量GAIRを検出する吸入空気流量センサ14、及び吸気温TAを検出する吸気温センサ9が設けられている。スロットル弁3の下流には吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ8が取付けられており、またエンジン1の本体には、エンジン冷却水温TWを検出するエンジン冷却水温センサ10が取り付けられている。これらのセンサ8〜10及び14の検出信号は、ECU5に供給される。
The
An intake air
ECU5には、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ11及び、エンジン1の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ12が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ11は、一定クランク角周期毎(例えば6度周期)に1パルス(以下「CRKパルス」という)と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ12は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)と、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)でパルス(以下「TDCパルス」という)を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ12より出力されるTDCパルスと、クランク角度位置センサ11より出力されるCRKパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相CAINが検出される。
The ECU 5 includes a crank
ECU5には、エンジン1によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセルペダル操作量」という)APを検出するアクセルセンサ31、当該車両の走行速度(車速)VPを検出する車速センサ32、及び大気圧PAを検出する大気圧センサ33が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ECU5に供給される。
The ECU 5 includes an
弁作動特性可変装置40は、吸気弁の最大リフト量及び開角(以下単に「リフト量」という)を連続的に変更する第1弁作動特性可変機構と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第2弁作動特性可変機構と、これらの機構を駆動するためのアクチュエータとを備えている。第1弁作動特性可変機構の構成は、例えば特開2008−25418号公報に示されており、第2弁作動特性可変機構の具体的な構成は、例えば特開2000−227013号公報に示されている。
The valve operating characteristic
第1弁作動特性可変機構によるリフト量の変更は、同機構に含まれる制御軸をアクチュエータにより回動させることにより行われ、制御軸の回転角度(以下「CS角度」という)CSAを検出するCS角度センサ15が設けられており、その検出信号はECU5に供給される。CS角度CSAによってリフト量LIFTが検出される。また吸気弁の作動位相を示すパラメータとして、上記カム軸の作動位相CAINから算出される弁作動位相VTCが用いられる。
The lift amount is changed by the first valve operation characteristic variable mechanism by rotating a control shaft included in the mechanism by an actuator, and CS that detects a rotation angle (hereinafter referred to as “CS angle”) CSA of the control shaft. An
第1弁作動特性可変機構により、図2(a)に示すように吸気弁のリフト量LIFTが変更される。また第2弁作動特性可変機構により、吸気弁は、同図(b)に実線L3及びL4で示す特性を中心として、カムの作動位相CAINの変化に伴って破線L1,L2で示す最進角位相から、一点鎖線L5,L6で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。本実施形態では、弁作動位相VTCは、最遅角位相を基準(0度)とした進角量として定義される。 The lift amount LIFT of the intake valve is changed by the first valve operating characteristic variable mechanism as shown in FIG. In addition, the second valve operating characteristic variable mechanism causes the intake valve to center on the characteristics indicated by the solid lines L3 and L4 in FIG. 5B, with the most advanced angles indicated by the broken lines L1 and L2 as the cam operating phase CAIN changes. It is driven at a phase between the phase and the most retarded angle phase indicated by alternate long and short dash lines L5 and L6. In the present embodiment, the valve operation phase VTC is defined as an advance amount with the most retarded phase as a reference (0 degree).
またエンジン1は排気還流機構(図示せず)を備えており、エンジン1の排気が吸気管2のスロットル弁3の下流側に還流される。
ECU5は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ7、燃料噴射弁6、弁作動特性可変装置40に駆動信号を供給する出力回路を備えている。
The
The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, etc., and a central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”). And an output circuit for supplying a drive signal to the
ECU5のCPUは、上記センサの検出信号に応じて、点火時期制御、スロットル弁3の開度制御、エンジン1に供給する燃料量(燃料噴射弁6の開弁時間)の制御、並びに吸気弁の作動制御を行う。
The CPU of the ECU 5 controls the ignition timing, the opening degree of the
さらにECU5のCPUは、検出される吸気圧PBA及び吸気温TAに基づいてエンジン1の気筒に吸入される新気量の予測値である予測気筒吸入空気量GAIRCYL[g/TDC](1TDC期間、すなわちエンジン1のクランク軸が180度回転するのに要する時間当たりの空気量)を算出する。算出した気筒吸入空気量GAIRCYLNは、燃料供給量や点火時期の制御に適用される。
Further, the CPU of the ECU 5 determines the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL [g / TDC] (1 TDC period, which is a predicted value of the new air amount sucked into the cylinder of the
吸気弁リフト量LIFTがほぼ一定である定常的な運転状態における気筒吸入空気量GAIRCYLNの算出手法を、図3を参照して説明する。 A method of calculating the cylinder intake air amount GAIRCYLN in a steady operation state where the intake valve lift amount LIFT is substantially constant will be described with reference to FIG.
図3はエンジン1を模式的に示す図であり、吸気弁21、排気弁22、気筒1aが示されている。吸気管2のスロットル弁下流側部分2a内の空気量の変化量DGAIRINは、下記式(1)で与えられる。式(1)のVinはスロットル弁下流側部分2aの容積、TAKは絶対温度に変換した吸気温TA、Rは気体定数、DPBAは吸気圧PBAの変化量(PBA(k)−PBA(k-1))である。また「k」はTDC期間で離散化した離散化時刻である。今回値を示す(k)は、通常は省略されている。
DGAIRIN=Vin×DPBA/(R×TAK) (1)
FIG. 3 is a diagram schematically showing the
DGAIRIN = Vin × DPBA / (R × TAK) (1)
したがって、スロットル弁3を通過する新気の流量(吸入空気流量)であるスロットル弁通過空気流量GAIRTH[g/TDC]と、気筒吸入空気量GAIRCYLN[g/TDC]の差は、下記式(2)で示されるように上記変化量DGAIRINと等しくなる。
DGAIRIN=GAIRTH(k)−GAIRCYLN(k-1) (2)
Therefore, the difference between the throttle valve passing air flow rate GAIRTH [g / TDC], which is the flow rate of fresh air passing through the throttle valve 3 (intake air flow rate), and the cylinder intake air amount GAIRCYLN [g / TDC] is expressed by the following formula (2 ), The amount of change is equal to the amount of change DGAIRIN.
DGAIRIN = GAIRTH (k) −GAIRCYLN (k−1) (2)
一方、気筒吸入空気量GAIRCYLNは、下記式(3)で与えられる。式(3)のVcylは気筒容積であり、ηvは体積効率である。
GAIRCYLN=Vcyl×ηv×PBA/(R×TAK) (3)
On the other hand, the cylinder intake air amount GAIRCYLN is given by the following equation (3). In equation (3), Vcyl is the cylinder volume, and ηv is the volumetric efficiency.
GAIRCYLN = Vcyl × ηv × PBA / (R × TAK) (3)
式(3)を用いると、吸気圧変化量DPBAは、下記式(4)で与えられる。式(4)で与えられるDPBA及び式(2)の関係を式(1)に適用することにより、下記式(5)が得られる。
したがって、遅れ係数CDLYを下記式(6)で定義すると、式(5)は下記式(5a)で示され、気筒吸入空気量GAIRCYLNは、スロットル弁通過空気流量GARITHを入力とする一次遅れモデルの式を用いて算出することができる。
CDLY=Vcyl×ηv/Vin (6)
GAIRCYLN(k)=(1−CDLY)×GAIRCYLN(k-1)
+CDLY×GAIRTH(k) (5a)
Therefore, if the delay coefficient CDLY is defined by the following equation (6), the equation (5) is expressed by the following equation (5a), and the cylinder intake air amount GAIRCYLN is a first-order lag model with the throttle valve passage air flow rate GARITH as an input. It can be calculated using an equation.
CDLY = Vcyl × ηv / Vin (6)
GAIRCYLN (k) = (1−CDLY) × GAIRCYLN (k−1)
+ CDLY × GAIRTH (k) (5a)
式(6)により遅れ係数CDLYを算出するためには、体積効率ηvを算出することが必要である。体積効率ηvは、エンジン運転状態(エンジン回転数NE,吸気圧PBA)、吸気弁の作動状態(リフト量LIFT、弁作動位相VTC)、排気還流率などに依存して変化するものであり、上記特許文献1に示される手法で算出すると、エンジン特性の経時変化に対応できない、あるいは演算処理が複雑化するという問題がある。
In order to calculate the delay coefficient CDLY by the equation (6), it is necessary to calculate the volume efficiency ηv. The volumetric efficiency ηv varies depending on the engine operating state (engine speed NE, intake pressure PBA), intake valve operating state (lift amount LIFT, valve operating phase VTC), exhaust gas recirculation rate, etc. When the calculation is performed by the method disclosed in
そこで、下記式(7)を用いて気筒吸入空気量GAIRCYLN(k)の算出に用いる体積効率ηvを算出することにより、演算処理を簡略化する。
ηv=GAIRCYLN(k-1)/GAIRSTD(k) (7)
式(7)のGAIRSTD(k)は下記式(8)により算出される理論気筒吸入空気量である。
GAIRSTD(k)=PBA(k)×Vcyl/(R×TAK) (8)
Accordingly, the calculation process is simplified by calculating the volume efficiency ηv used for calculating the cylinder intake air amount GAIRCYLN (k) using the following equation (7).
ηv = GAIRCYLN (k−1) / GAIRSTD (k) (7)
GAIRSTD (k) in equation (7) is the theoretical cylinder intake air amount calculated by equation (8) below.
GAIRSTD (k) = PBA (k) × Vcyl / (R × TAK) (8)
式(7)を用いることにより、マップやテーブルを用いることなく体積効率ηvを算出することが可能となり、常に更新されるのでエンジン特性の経時変化の影響を受けることなく最適な値を得ることできる。 By using the equation (7), it is possible to calculate the volumetric efficiency ηv without using a map or a table, and since it is constantly updated, an optimum value can be obtained without being affected by changes in engine characteristics over time. .
上述した算出手法は、吸気弁リフト量LIFTがほぼ一定である場合には、気筒吸入空気量を精度良く算出することができるが、体積効率ηvはリフト量LIFTに依存して変化するため、リフト量LIFTが変化する過渡運転状態では、式(5a)では正確な気筒吸入空気量を算出することができない。すなわち、体積効率ηvが変化し、遅れ係数CDLYaが変化することから、下記式(9)を用いる必要がある。
GAIRCYL(k)=
(RCDLY−CDLYa(k))×GAIRCYLP(k)
+CDLYa(k)×HGAIRTH(k) (9)
In the above calculation method, when the intake valve lift amount LIFT is substantially constant, the cylinder intake air amount can be calculated with high accuracy. However, since the volumetric efficiency ηv changes depending on the lift amount LIFT, In a transient operation state in which the amount LIFT changes, the exact cylinder intake air amount cannot be calculated using equation (5a). That is, since the volume efficiency ηv changes and the delay coefficient CDLYa changes, it is necessary to use the following formula (9).
GAIRCYL (k) =
(RCDLY-CDLYa (k)) × GAIRCYLP (k)
+ CDLYa (k) × HGAIRTH (k) (9)
式(9)によれば、後述する理由により予測気筒吸入空気量GAIRCYL(k)が算出される。式(9)のGAIRCYLP(k)は、予測気筒吸入空気量GAIRCYLの前回値に相当するものであるが、後述するように今回のリフト量LIFT(k)を用いて再計算されるものであり、以下「再計算前回気筒吸入空気量」という。HGAIRTH(k)は、推定スロットル弁通過空気量であり、後述する図13の処理により、吸気圧PBA,吸気温TAなどに応じて算出される。 According to Equation (9), the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL (k) is calculated for the reason described later. GAIRCYLP (k) in equation (9) corresponds to the previous value of the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL, but is recalculated using the current lift amount LIFT (k) as will be described later. Hereinafter, it is referred to as “recalculated previous cylinder intake air amount”. HGAIRTH (k) is the estimated throttle valve passing air amount, and is calculated according to the intake pressure PBA, the intake air temperature TA, and the like by the processing of FIG.
また、式(9)の遅れ係数CDLYaは下記式(10)で与えられ、式(10)のηva(k)は、下記式(11)で与えられる予測体積効率である。また式(9)のRCDLYは、下記式(12)で与えられる遅れ係数比である。式(11)のKLIFT(k)は、リフト量LIFTに応じて算出されるリフト量補正係数であり、算出手法は後述する。式(12)のCDLYaP(k)は、遅れ係数CDLYa(k)の前回値に相当するものであるが、後述するように今回のリフト量LIFT(k)を用いて再計算されるものであり、以下「再計算前回遅れ係数」という。
CDLYa(k)=Vcyl×ηva(k)/Vin (10)
ηva(k)=KLIFT(k)×GAIRCYLP(k)/GAIRSTD(k) (11)
RCDLY=CDLYa(k)/CDLYaP(k) (12)
Further, the delay coefficient CDLYa in the equation (9) is given by the following equation (10), and ηva (k) in the equation (10) is the predicted volume efficiency given by the following equation (11). RCDLY in equation (9) is a delay coefficient ratio given by equation (12) below. KLIFT (k) in Expression (11) is a lift amount correction coefficient calculated according to the lift amount LIFT, and a calculation method will be described later. CDLYaP (k) in equation (12) corresponds to the previous value of the delay coefficient CDLYa (k), but is recalculated using the current lift amount LIFT (k) as will be described later. Hereinafter, it is referred to as “recalculation previous delay coefficient”.
CDLYa (k) = Vcyl × ηva (k) / Vin (10)
ηva (k) = KLIFT (k) × GAIRCYLP (k) / GAIRSTD (k) (11)
RCDLY = CDLYa (k) / CDLYaP (k) (12)
図4(a)〜図4(d)は、それぞれリフト量LIFTが増加する過渡運転状態におけるリフト量LIFTの推移、リフトカーブ(#1〜#4は気筒番号)、気筒吸入空気量の算出時期(以下単に「演算時期」という)、及び#1気筒の行程を示すタイムチャートである。この図に示すように、空気が実際に気筒内に吸入される時期(以下「吸入時期」という)tINACTは、演算時期tFICALより後であり、リフト量LIFTが変化している過渡運転状態では、このタイミングの差を考慮して演算時期tFICALにおいて、吸入時期tINACTにおける気筒吸入空気量の予測値を算出することが望ましい。そこで本実施形態では、この予測値を予測気筒吸入空気量GAIRCYL(k)で示し、以下この予測気筒吸入空気量GAIRCYL(k)の算出手法を詳細に説明する。 4 (a) to 4 (d) show the transition of the lift amount LIFT in a transient operation state where the lift amount LIFT increases, the lift curve (# 1 to # 4 are cylinder numbers), and the calculation timing of the cylinder intake air amount, respectively. (Hereinafter simply referred to as “calculation time”) and a time chart showing the stroke of the # 1 cylinder. As shown in this figure, the time tINACT at which air is actually sucked into the cylinder (hereinafter referred to as “intake timing”) is after the calculation time tFICAL, and in the transient operation state in which the lift amount LIFT changes, In consideration of this timing difference, it is desirable to calculate a predicted value of the cylinder intake air amount at the intake timing tINACT at the calculation timing tFICAL. Therefore, in the present embodiment, this predicted value is indicated by the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL (k), and the calculation method of the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL (k) will be described in detail below.
リフト量補正係数KLIFT(k)は、下記式(13)により算出される。
KLIFT(k)=ηvaT(k)/ηvaTP(k) (13)
式(13)のηvaT(k)は、図6に示すηvテーブルを検索することにより算出される、吸入時期tINACTにおける体積効率(以下「検索体積効率」という)である。検索体積効率ηvaT(k)は、吸入時期tINACTにおけるリフト量である予測リフト量HLIFT(k)に応じてηvテーブルを検索することにより算出される。
The lift amount correction coefficient KLIFT (k) is calculated by the following equation (13).
KLIFT (k) = ηvaT (k) / ηvaTP (k) (13)
ΗvaT (k) in Expression (13) is a volumetric efficiency at the inhalation timing tINACT (hereinafter referred to as “searched volumetric efficiency”) calculated by searching the ηv table shown in FIG. The retrieval volume efficiency ηvaT (k) is calculated by searching the ηv table according to the predicted lift amount HLIFT (k) that is the lift amount at the inhalation timing tINACT.
予測リフト量HLIFT(k)の算出は、以下のようにして行われる。先ず演算時期tFICALから1行程期間後の時点におけるリフト量(以下「次回リフト量」という)LIFTN(k)が、検出リフト量の前回値LIFT(k-1)及び今回値LIFT(k)に応じて算出され、次いでリフト量LIFT(k)及び次回リフト量LIFTN(k)に応じて予測リフト量HLIFT(k)が算出される。 Calculation of the predicted lift amount HLIFT (k) is performed as follows. First, the lift amount (hereinafter referred to as the “next lift amount”) LIFTN (k) at the time point after one stroke period from the calculation time tFICAL depends on the previous value LIFT (k−1) and current value LIFT (k) of the detected lift amount. Next, the predicted lift amount HLIFT (k) is calculated according to the lift amount LIFT (k) and the next lift amount LIFTN (k).
式(13)のηvaTP(k)は、検索体積効率ηvaT(k)の前回値に相当するものであるが、今回のリフト量LIFT(k)を用いて再計算されるものであり、吸入時期tINACTより1行程期間前の時点(以下「前回吸入時期」という)tINACTPにおける検索体積効率(以下「前回検索体積効率」という)である。前回検索体積効率ηvaTP(k)は、検出されるリフト量の前回値LIFT(k-1)及び今回値LIFT(k)に基づいて、前回吸入時期tINACTPにおけるリフト量(以下「再計算前回リフト量」という)HLIFTP(k)を算出し、再計算前回リフト量HLIFTP(k)に応じてηvテーブル(図6)を検索することにより算出される。 ΗvaTP (k) in equation (13) corresponds to the previous value of the retrieval volume efficiency ηvaT (k), but is recalculated using the current lift amount LIFT (k), and the inhalation time This is the retrieval volume efficiency (hereinafter referred to as “previous retrieval volume efficiency”) at tINAACTP (hereinafter referred to as “previous inhalation timing”) one time period before tINACT. The previous retrieval volume efficiency ηvaTP (k) is calculated based on the lift value at the previous suction timing tINACTP (hereinafter referred to as “recalculated previous lift amount”) based on the previous value LIFT (k−1) and current value LIFT (k) of the detected lift amount. Is calculated by searching the ηv table (FIG. 6) according to the recalculated previous lift amount HLIFFP (k).
図5は、予測気筒吸入空気量GAIRCYLを算出する処理のフローチャートであり、この処理はTDCパルスの発生に同期して実行される。
ステップS11では、図7に示すHLIFTP算出処理を実行し、再計算前回リフト量HLIFTP(k)を算出する。
FIG. 5 is a flowchart of a process for calculating the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL. This process is executed in synchronization with the generation of the TDC pulse.
In step S11, the HLIFTP calculation process shown in FIG. 7 is executed to calculate the recalculated previous lift amount HLIFTP (k).
ステップS12では、再計算前回リフト量HLIFTP(k)に応じて図6に示すηvテーブルを検索し、再計算前回検索体積効率ηvaTP(k)を算出する。
ステップS13では、下記式(22)により再計算前回リフト量補正係数KLIFTP(k)を算出する。式(22)のηvaTP(k-1)は、再計算前回検索体積効率の前回値である。
KLIFTP(k)=ηvaTP(k)/ηvaTP(k-1) (22)
In step S12, the ηv table shown in FIG. 6 is searched according to the recalculated previous lift amount HLIFFP (k), and the recalculated previous search volume efficiency ηvaTP (k) is calculated.
In step S13, a recalculation previous lift amount correction coefficient KLIFTP (k) is calculated by the following equation (22). In formula (22), ηvaTP (k−1) is the previous value of the recalculated previous search volume efficiency.
KLIFTP (k) = ηvaTP (k) / ηvaTP (k−1) (22)
ステップS14では、下記式(23)に再計算前回リフト量補正係数KLIFTP(k)を適用し、再計算前回体積効率ηvaP(k)を算出する。
ηvaP(k)=KLIFTP(k)×GAIRCYLP(k-1)/GAIRSTD(k-1)
(23)
In step S14, the recalculated previous lift amount correction coefficient KLIFTP (k) is applied to the following equation (23) to calculate the recalculated previous volumetric efficiency ηvaP (k).
ηvaP (k) = KLIFTP (k) × GAIRCYLP (k−1) / GAIRSTD (k−1)
(23)
ステップS15では、下記式(24)により再計算前回遅れ係数CDLYaP(k)を算出する。
CDLYaP(k)=Vcyl×ηvaP(k)/Vin (24)
In step S15, a recalculation previous delay coefficient CDLYaP (k) is calculated by the following equation (24).
CDLYaP (k) = Vcyl × ηvaP (k) / Vin (24)
ステップS16では、下記式(25)により、再計算前回遅れ係数比RCDLYP(k)を算出する。
RCDLYP(k)=CDLYaP(k)/CDLYaP(k-1) (25)
In step S16, the recalculation previous delay coefficient ratio RCDLYP (k) is calculated by the following equation (25).
RCDLYP (k) = CDLYaP (k) / CDLYaP (k-1) (25)
ステップS17では、図7に示すHGAIRTHP算出処理を実行し、推定スロットル弁通過空気量の前回値に相当する再計算推定スロットル弁通過空気量HGAIRTHP(k)を算出する。 In step S17, the HGAIRTHP calculation process shown in FIG. 7 is executed to calculate a recalculated estimated throttle valve passing air amount HGAIRTHP (k) corresponding to the previous value of the estimated throttle valve passing air amount.
図7のステップS41では、再計算前回リフト量HLIFTP(k)及び大気圧PAに応じて、図8(a)に示すKPAマップを検索し、大気圧補正係数KPA(HLIFTP)を算出する。大気圧補正係数KPAは、大気圧PAが比較的低くかつリフト量LIFTが最小リフト量LFTMINに近い領域では、スロットル弁通過空気量に対するリフト量LIFT及び大気圧PAの寄与度が増加することを考慮して算出される補正係数であり、下記のステップS42における演算に適用される。図8(a)において、PA1〜PA3は、所定大気圧であり、PA1<PA2<PA3なる関係を満たす。またLIFT1は、最小リフト量LFTMINより若干大きい所定リフト量である。 In step S41 of FIG. 7, the KPA map shown in FIG. 8A is retrieved according to the recalculated previous lift amount HLIFFP (k) and the atmospheric pressure PA, and the atmospheric pressure correction coefficient KPA (HLIFFTP) is calculated. The atmospheric pressure correction coefficient KPA takes into account that in the region where the atmospheric pressure PA is relatively low and the lift amount LIFT is close to the minimum lift amount LFTMIN, the contribution of the lift amount LIFT and the atmospheric pressure PA to the throttle valve passing air amount increases. The correction coefficient calculated as described above is applied to the calculation in the following step S42. In FIG. 8A, PA1 to PA3 are predetermined atmospheric pressures and satisfy the relationship PA1 <PA2 <PA3. LIFT1 is a predetermined lift amount slightly larger than the minimum lift amount LFTMIN.
ステップS42では、吸気温TA(k-1),吸気圧PBA(k-1),スロットル弁開度TH(k-1),大気圧PA(k-1),及び大気圧補正係数KPA(HLIFTP)を、下記式(26)に適用し、再計算推定吸入空気流量HGAIRP(k)を算出する。式(26)のKCは流量の単位を[g/sec]とするための変換定数であり、KTH(TH)はスロットル弁開度THに応じて算出される開口面積流量関数であり、Ψ(RP)は、スロットル弁3の上流側圧力である大気圧PAと、下流側圧力である吸気圧PBAとの比率RP(=PBA/PA)に応じて算出される圧力比流量関数であり、Rは気体定数である。開口面積流量関数KTH(TH)の値は、予め実験的に求められた図11(b)に示すKTHテーブルを用いて算出される。なお、式(26)のRP(k-1)は、PBA(k-1)/PA(k-1)である。
また圧力比流量関数Ψは、下記式(27)で与えられる。式(27)の「κ」は空気の比熱比である。ただし、空気流速が音速を超えると、圧力比流量関数Ψは圧力比に拘わらず極大値をとるので、実際の演算処理では、圧力比流量関数Ψ(RP)の値も予め設定されたΨ(RP)テーブル(図8(c))を用いて算出される。
ステップS43では、再計算推定吸入空気流量HGAIRP(k)[g/sec]及びエンジン回転数NE(k-1)を下記式(28)に適用し、TDCパルスの発生周期に対応する再計算推定スロットル弁通過空気量HGAIRTHP(k)[g/TDC]を算出する。式(28)のKCVは、所定の変換係数である。
HGAIRTHP(k)=HGAIRP(k)×KCV/NE(k-1) (28)
In step S43, the recalculated estimated intake air flow rate HGAIRP (k) [g / sec] and the engine speed NE (k-1) are applied to the following equation (28), and the recalculated estimated corresponding to the generation period of the TDC pulse. The throttle valve passing air amount HGAIRTHP (k) [g / TDC] is calculated. KCV in Expression (28) is a predetermined conversion coefficient.
HGAIRTHP (k) = HGAIRP (k) × KCV / NE (k-1) (28)
図5に戻り、ステップS18では、下記式(29)により再計算前回気筒吸入空気量GAIRCYLP(k)を算出する。
GAIRCYLP(k)=
(RCDLYP(k)−CDLYaP(k))×GAIRCYLP(k-1)
+CDLYaP(k)×HGAIRTHP(k) (29)
Returning to FIG. 5, in step S18, the recalculated previous cylinder intake air amount GAIRCYLP (k) is calculated by the following equation (29).
GAIRCYLP (k) =
(RCDLYP (k) -CDLYaP (k)) × GAIRCYLP (k-1)
+ CDLYaP (k) × HGAIRTHP (k) (29)
ステップS19では、下記式(31)により次回リフト量LIFTN(k)を算出する。
LIFTN(k)=LIFT(k)+(LIFT(k)−LIFT(k-1)) (31)
なお、式(31)は最も簡単な手法で次回リフト量LIFTNを算出する数式であり、より複雑な手法、例えば自己回帰(Auto Regression)モデル、あるいはニューラルネットワークモデルを用いて次回リフト量LIFTNを算出するようにしてもよい。
In step S19, the next lift amount LIFTN (k) is calculated by the following equation (31).
LIFN (k) = LIFT (k) + (LIFT (k) −LIFT (k−1)) (31)
Equation (31) is an equation for calculating the next lift amount LIFTN by the simplest method, and the next lift amount LIFTN is calculated by using a more complicated method such as an auto-regression model or a neural network model. You may make it do.
ステップS20では、図12に示すHLIFT算出処理を実行し、予測リフト量HLIFT(k)を算出する。ステップS21では、予測リフト量HLIFT(k)に応じて図6に示すηvテーブルを検索し、検索体積効率ηvaT(k)を算出する。ステップS22では、前記式(13)により、リフト量補正係数KLIFT(k)を算出する。 In step S20, the HLIFT calculation process shown in FIG. 12 is executed to calculate the predicted lift amount HLIFT (k). In step S21, the ηv table shown in FIG. 6 is searched according to the predicted lift amount HLIFT (k), and the search volume efficiency ηvaT (k) is calculated. In step S22, the lift amount correction coefficient KLIFT (k) is calculated by the equation (13).
ステップS23では、前記式(11)により予測体積効率ηva(k)を算出し、ステップS24では、前記式(10)により遅れ係数CDLYa(k)を算出する。ステップS25では、前記式(12)により遅れ係数比RCDLY(k)を算出する。 In step S23, the predicted volume efficiency ηva (k) is calculated from the equation (11), and in step S24, the delay coefficient CDLYa (k) is calculated from the equation (10). In step S25, the delay coefficient ratio RCDLY (k) is calculated by the equation (12).
ステップS26では、図14に示すHGAIRTH算出処理を実行し、推定スロットル弁通過空気量HGAIRTH(k)を算出し、ステップS27では、前記式(9)により予測気筒吸入空気量GAIRCYL(k)を算出する。 In step S26, the HGAIRTH calculation process shown in FIG. 14 is executed to calculate the estimated throttle valve passing air amount HGAIRTH (k). In step S27, the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL (k) is calculated from the above equation (9). To do.
図9は、図5のステップS11で実行されるHLIFTP算出処理のフローチャートであり、図10は図9の処理を説明するための図である。先ず図9に示す処理の概要を説明する。 FIG. 9 is a flowchart of the HLIFTP calculation process executed in step S11 of FIG. 5, and FIG. 10 is a diagram for explaining the process of FIG. First, the outline of the process shown in FIG. 9 will be described.
1)リフト量の前回値LIFT(k-1)及び今回値LIFTN(k)に基づいて、図10(a)に示すように、リフト量LIFTの経時変化を示す直線L11を決定し、直線L11上の動作点におけるリフト量を示す演算パラメータCLIFT(i)(i=0〜IMAX)を算出する。本実施形態では、クランク角度10度毎に演算パラメータCLIFT(i)を算出するので、i=0,1,2,3,...は、クランク角度0度,10度,20度,30度,...に対応する。
1) Based on the previous value LIFT (k-1) and the current value LIFTN (k) of the lift amount, as shown in FIG. 10A, a straight line L11 indicating a change with time of the lift amount LIFT is determined, and the straight line L11 A calculation parameter CLIFT (i) (i = 0 to IMAX) indicating the lift amount at the upper operating point is calculated. In the present embodiment, since the calculation parameter CLIFT (i) is calculated every 10 degrees of crank angle, i = 0, 1, 2, 3,. . . Are crank
2)インデクスパラメータiに応じて図11(a)に示すINLFTテーブルの1つを選択し、演算パラメータCLIFT(i)に応じて選択したINLFTテーブルを検索して、瞬時リフトカーブ値INLFT(i)を算出する。図11(a)には、代表的なINLFTテーブル(i=0,4,9に対応するもの)のみ示す。図10(b)は、このようにして算出された瞬時リフトカーブ値INLFTの推移を示す。リフト量LIFTが増加している過渡状態では、リフトカーブは図2に示す形とはならず、図10(b)に示されるように変形した形となる。 2) One of the INLFT tables shown in FIG. 11A is selected according to the index parameter i, the selected INLFT table is searched according to the calculation parameter CLIFT (i), and the instantaneous lift curve value INLFT (i) Is calculated. FIG. 11A shows only a typical INLFT table (corresponding to i = 0, 4, 9). FIG. 10B shows the transition of the instantaneous lift curve value INLFT calculated in this way. In a transient state where the lift amount LIFT is increasing, the lift curve does not have the shape shown in FIG. 2 but a deformed shape as shown in FIG. 10B.
3)図10(b)に示すリフトカーブとクランク角度軸で囲まれる領域(ハッチングを付して示す)の面積を示すタイムエリアパラメータTALFTを算出する。タイムエリアパラメータTALFTは、本実施形態ではクランク角角度幅DCA(=10deg)の矩形の面積の和として算出される。 3) A time area parameter TALFT indicating the area of a region (shown with hatching) surrounded by the lift curve and crank angle axis shown in FIG. 10B is calculated. In the present embodiment, the time area parameter TALFT is calculated as the sum of the rectangular areas of the crank angle angular width DCA (= 10 deg).
4)タイムエリアパラメータTALFTに応じて図11(b)に示すHLIFTテーブルを検索することにより、再計算前回リフト量HLIFTP(k)を算出する。 4) By searching the HLIFT table shown in FIG. 11B according to the time area parameter TALFT, the recalculated previous lift amount HLIFTP (k) is calculated.
この演算によりリフト量が変化する過渡状態における平均リフト量を示すパラメータとして再計算前回リフト量HLIFTP(k)を算出することができる。 By this calculation, the recalculated previous lift amount HLIFFP (k) can be calculated as a parameter indicating the average lift amount in the transient state in which the lift amount changes.
以下図9の処理をステップ毎に説明する。
ステップS31では、リフト量の前回値LIFT(k-1)及び今回値LIFT(k)を、それぞれ演算パラメータCLIFT(0)及びCLIFT(I180)に設定する。I180はクランク角度180度に対応するインデクスパラメータiの値であり、本実施形態では、「18」である。
Hereinafter, the process of FIG. 9 will be described step by step.
In step S31, the previous value LIFT (k-1) and current value LIFT (k) of the lift amount are set in the calculation parameters CLIFT (0) and CLIFT (I180), respectively. I180 is a value of the index parameter i corresponding to a crank angle of 180 degrees, and is “18” in the present embodiment.
ステップS32では、下記式(41)により、演算パラメータCLIFT(i)を算出する(i=0〜IMAX)。IMAXは、インデクスパラメータiの最大値であり、本実施形態では「27」に設定される。これは、リフト量LIFTが最大値LIFTMAXであるときの吸気弁の開弁時期IVO及び閉弁時期IVCがそれぞれクランク角「0度」及び「270度」である点(ただし、弁作動位相VTCが0度(最遅角位相)の場合)を考慮して設定されたものである。
CLIFT(i)=(CLIFT(I180)−CLIFT(0))×i/I180
+CLIFT(0) (41)
In step S32, the calculation parameter CLIFT (i) is calculated by the following equation (41) (i = 0 to IMAX). IMAX is the maximum value of the index parameter i, and is set to “27” in the present embodiment. This is because the valve opening timing IVO and the valve closing timing IVC of the intake valve when the lift amount LIFT is the maximum value LIFTMAX are the crank angles “0 degrees” and “270 degrees”, respectively (however, the valve operating phase VTC is (In the case of 0 degree (most retarded phase)).
CLIFT (i) = (CLIFT (I180) −CLIFT (0)) × i / I180
+ CLIFT (0) (41)
ステップS33では、インデクスパラメータiに応じてINLFTテーブルを選択し、演算パラメータCLIFT(i)に応じてINLFTテーブルを検索することにより、瞬時リフトカーブ値INLFT(i)を算出する(i=0〜IMAX)。 In step S33, the instantaneous lift curve value INLFT (i) is calculated by selecting the INLFT table according to the index parameter i and searching the INLFT table according to the calculation parameter CLIFT (i) (i = 0 to IMAX). ).
ステップS34では、下記式(42)によりタイムエリアパラメータTALFTを算出する。式(42)のDCAは、180[deg]/I180であり、本実施形態では10[deg]である(図10(b)参照)。
ステップS35では、タイムエリアパラメータTALFTに応じて図11(b)に示すHLIFTテーブルを検索し、再計算前回リフト量HLIFTP(k)を算出する。 In step S35, the HLIFT table shown in FIG. 11B is searched according to the time area parameter TALFT to calculate the recalculated previous lift amount HLIFTP (k).
図12は、図5のステップS20で実行されるHLIFT算出処理のフローチャートである。この処理は、図9に示すHLIFTP算出処理のステップS31及びS35をそれぞれステップS31a及びS35aに変更したものである。 FIG. 12 is a flowchart of the HLIFT calculation process executed in step S20 of FIG. In this process, steps S31 and S35 of the HLIFTP calculation process shown in FIG. 9 are changed to steps S31a and S35a, respectively.
ステップS31aでは、演算パラメータCLIFT(0)及びCLIFT(I180)を、それぞれリフト量LIFT(k)及び次回リフト量LIFTN(k)に設定する。これにより、検出されるリフト量LIFT(k)と、次回リフト量LIFTN(k)と通る直線上のリフト量として、演算パラメータCLIFT(i)が算出される。 In step S31a, calculation parameters CLIFT (0) and CLIFT (I180) are set to the lift amount LIFT (k) and the next lift amount LIFTN (k), respectively. As a result, the calculation parameter CLIFT (i) is calculated as a lift amount on a straight line passing through the detected lift amount LIFT (k) and the next lift amount LIFTN (k).
ステップS35aでは、ステップS34で算出されるタイムエリアパラメータTALFTに応じて図11(b)のHLIFTテーブルを検索し、予測リフト量HLIFT(k)を算出する。 In step S35a, the HLIFT table in FIG. 11B is searched according to the time area parameter TALFT calculated in step S34, and the predicted lift amount HLIFT (k) is calculated.
図13は、図5のステップS26で実行されるHGAIRTH算出処理のフローチャートである。この処理における演算手法は、図7のHGAIRTHP算出処理と同一である。 FIG. 13 is a flowchart of the HGAIRTH calculation process executed in step S26 of FIG. The calculation method in this process is the same as the HGAIRTHP calculation process in FIG.
ステップS51では、予測リフト量HLIFT(k)及び大気圧PAに応じて、図8(a)に示すKPAマップを検索し、大気圧補正係数KPA(HLIFT)を算出する。 In step S51, a KPA map shown in FIG. 8A is retrieved according to the predicted lift amount HLIFT (k) and the atmospheric pressure PA, and an atmospheric pressure correction coefficient KPA (HLIFT) is calculated.
ステップS52では、吸気温TA,吸気圧PBA,スロットル弁開度TH,大気圧PA,及び大気圧補正係数KPA(HLIFT)を、下記式(43)に適用し、推定吸入空気流量HGAIRを算出する。
ステップS53では、推定吸入空気流量HGAIRP[g/sec]及びエンジン回転数NEを下記式(44)に適用し、推定スロットル弁通過空気量HGAIRTH[g/TDC]を算出する。
HGAIRTH=HGAIR×KCV/NE (44)
In step S53, the estimated intake air flow rate HGAIRP [g / sec] and the engine speed NE are applied to the following equation (44) to calculate the estimated throttle valve passing air amount HGAIRTH [g / TDC].
HGAIRTH = HGAIR × KCV / NE (44)
以上のように本実施形態では、吸気圧PBA及び吸気温TAに基づいて理論気筒吸入空気量GAIRSTDが算出され、理論気筒吸入空気量GAIRSTDを用いて体積効率ηv’(=GAIRCYLP(k)/GAIRSTD(k))が算出され、吸気弁リフト量LIFTに応じて設定されるリフト量補正係数KLIFTを用いて体積効率ηv’を補正することにより予測体積効率ηvaが算出される。さらに推定スロットル弁通過空気量HGAIRTH及び予測体積効率ηvaを用いて予測気筒吸入空気量GAIRCYLが算出される。予測気筒吸入空気量GAIRCYLの算出には、予測気筒吸入空気量の過去相当値である再計算前回気筒吸入空気量GAIRCYLPが適用されるとともに、再計算前回気筒吸入空気量GAIRCYLPを理論気筒吸入空気量GAIRSTDで除算することにより体積効率ηv’が算出される。これにより、予測気筒吸入空気量GAIRCYLの算出に使用するマップやテーブルの数を低減することができる。また予測体積効率ηvaが検出パラメータを用いて更新されるので、エンジン特性の経時変化の影響を受けることなく常に正確な予測気筒吸入空気量GAIRCYLを得ることできる。また吸気弁リフト量LIFTが変更されると体積効率が変化するため、リフト量補正係数KLIFTを用いて補正された予測体積効率ηvaを用いることにより、リフト量LIFTの変化にともなう体積効率の変化が反映され、過渡運転状態においても正確な予測気筒吸入空気量GAIRCYLを算出することができる。 As described above, in this embodiment, the theoretical cylinder intake air amount GAIRSTD is calculated based on the intake pressure PBA and the intake air temperature TA, and the volumetric efficiency ηv ′ (= GAIRCYLP (k) / GAIRSTD is calculated using the theoretical cylinder intake air amount GAIRSTD. (k)) is calculated, and the predicted volume efficiency ηva is calculated by correcting the volume efficiency ηv ′ using the lift amount correction coefficient KLIFT set according to the intake valve lift amount LIFT. Further, a predicted cylinder intake air amount GAIRCYL is calculated using the estimated throttle valve passing air amount HGAIRTH and the predicted volume efficiency ηva. For calculating the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL, the recalculated previous cylinder intake air amount GAIRCYLP, which is a past equivalent value of the predicted cylinder intake air amount, is applied, and the recalculated previous cylinder intake air amount GAIRCYLP is used as the theoretical cylinder intake air amount. Volume efficiency ηv ′ is calculated by dividing by GAIRSTD. Thereby, the number of maps and tables used for calculating the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL can be reduced. In addition, since the predicted volume efficiency ηva is updated using the detection parameter, it is possible to always obtain an accurate predicted cylinder intake air amount GAIRCYL without being affected by changes in engine characteristics over time. Further, since the volumetric efficiency changes when the intake valve lift amount LIFT is changed, by using the predicted volumetric efficiency ηva corrected using the lift amount correction coefficient KLIFT, the change in the volumetric efficiency due to the change in the lift amount LIFT is caused. It is reflected and an accurate predicted cylinder intake air amount GAIRCYL can be calculated even in a transient operation state.
また、吸気弁リフト量の予測値である予測リフト量HLIFTを用いてリフト量補正係数KLIFTが算出され、リフト量補正係数KLIFTを用いて予測体積効率ηvaが算出されるので、過渡運転状態における体積効率の算出精度を高めることができる。 Further, the lift amount correction coefficient KLIFT is calculated using the predicted lift amount HLIFT, which is the predicted value of the intake valve lift amount, and the predicted volume efficiency ηva is calculated using the lift amount correction coefficient KLIFT. Efficiency calculation accuracy can be increased.
また検出されるリフト量LIFTに応じて予測気筒吸入空気量の過去相当値である再計算前回気筒吸入空気量GAIRCYLPが算出され、再計算前回気筒吸入空気量GAIRCYLPを用いて予測気筒吸入空気量GAIRCYLが算出されるので、予測気筒吸入空気量の前回値GAIRCYL(k-1)を用いる場合に比べて、予測リフト量HLIFTを用いることに起因する誤差を低減することができる。 Further, a recalculated previous cylinder intake air amount GAIRCYLP which is a past equivalent value of the predicted cylinder intake air amount is calculated according to the detected lift amount LIFT, and the predicted cylinder intake air amount GAIRCYL is calculated using the recalculated previous cylinder intake air amount GAIRCYLP. Therefore, an error caused by using the predicted lift amount HLIFT can be reduced as compared with the case where the previous value GAIRCYL (k−1) of the predicted cylinder intake air amount is used.
本実施形態では、吸気圧センサ8及び吸気温センサ9がそれぞれ吸気圧検出手段及び吸気温検出手段に相当し、CS角度センサ15がリフト量検出手段に相当する。またECU5が吸入空気流量取得手段、理論気筒吸入空気量算出手段、体積効率算出手段、体積効率補正手段、及び予測気筒吸入空気量算出手段を構成する。具体的には、図5のステップS26が吸入空気流量取得手段に相当し、ステップS11〜S23が、理論気筒吸入空気量算出手段、体積効率算出手段、及び体積効率補正手段に相当し、ステップS24,S25,S27が予測気筒吸入空気量算出手段に相当する。
In this embodiment, the intake pressure sensor 8 and the
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、予測気筒吸入空気量の過去相当値として、再計算前回気筒吸入空気量GAIRCYLPを用いているが、予測気筒吸入空気量の前回値GAIRCYL(k-1)を用いてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the recalculated previous cylinder intake air amount GAIRCYLP is used as the past equivalent value of the predicted cylinder intake air amount, but the previous value GAIRCYL (k−1) of the predicted cylinder intake air amount is used. Also good.
また上述した実施形態では、検索体積効率ηvaT(ηvaTP)の算出には、図6に示すηvテーブルを使用しているが、リフト量LIFT及びエンジン回転数NEと、体積効率ηvとの関係が設定されたηvマップを使用して、予測リフト量HLIFT(HLIFTP)及びエンジン回転数NEに応じて検索体積効率ηvaT(ηvaTP)を算出するようにしてもよい。 In the embodiment described above, the search volume efficiency ηvaT (ηvaTP) is calculated using the ηv table shown in FIG. 6, but the relationship between the lift amount LIFT and the engine speed NE and the volume efficiency ηv is set. The retrieved volume efficiency ηvaT (ηvaTP) may be calculated in accordance with the predicted lift amount HLIFT (HLIFTP) and the engine speed NE using the ηv map thus obtained.
また予測リフト量HLIFT(k)は、検出リフト量LIFT(k)と次回リフト量LIFTN(k)の平均値((LIFT(k)+LIFTN(k))/2)として算出するようにしてよく、再計算前回リフト量HLIFTP(k)も同様に、検出リフト量の前回値LIFT(k-1)と今回値LIFT(k)の平均値として算出するようにしてもよい。 The predicted lift amount HLIFT (k) may be calculated as an average value of the detected lift amount LIFT (k) and the next lift amount LIFTN (k) ((LIFT (k) + LIFTN (k)) / 2) Similarly, the recalculated previous lift amount HLIFFP (k) may be calculated as an average value of the previous value LIFT (k−1) and the current value LIFT (k) of the detected lift amount.
また上述した実施形態では、エンジン運転パラメータに応じて推定される推定吸入空気量流量HGAIRを用いて、予測気筒吸入空気量GAIRCYLを算出しているが、吸入空気流量センサ14により検出される吸入空気流量GAIRを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the estimated cylinder intake air amount GAIRCYL is calculated using the estimated intake air amount flow rate HGAIR estimated according to the engine operating parameter. However, the intake air detected by the intake air
また上述した実施形態では、吸気弁のリフト量(リフトカーブのピーク値)を連続的に変更可能な動弁機構を備えるエンジンに本発明を適用したが、本発明は、リフト量を段階的に(例えば2段階)に変更可能な動弁機構を備えるエンジンにも適用可能である。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an engine having a valve mechanism that can continuously change the lift amount of the intake valve (the peak value of the lift curve). The present invention can also be applied to an engine having a valve mechanism that can be changed to (for example, two stages).
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの気筒吸入空気量の算出にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to the calculation of the cylinder intake air amount of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.
1 内燃機関
1a 気筒
2 吸気管
3 スロットル弁
5 電子制御ユニット(吸入空気流量取得手段、理論気筒吸入空気量算出手段、体積効率算出手段、体積効率補正手段、予測気筒吸入空気量算出手段)
8 吸気圧センサ(吸気圧検出手段)
9 吸気温センサ(吸気温検出手段)
41 第1弁作動特性可変機構(動弁機構)
DESCRIPTION OF
8 Intake pressure sensor (Intake pressure detection means)
9 Intake air temperature sensor (intake air temperature detection means)
41 First valve operating characteristic variable mechanism (valve mechanism)
Claims (3)
前記機関の吸気管を通過する新気の流量である吸入空気流量を取得する吸入空気流量取得手段と、
前記機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記機関に吸入される空気の温度である吸気温を検出する吸気温検出手段と、
前記吸気圧及び吸気温に基づいて理論気筒吸入空気量を算出する理論気筒吸入空気量算出手段と、
前記理論気筒吸入空気量を用いて前記機関の体積効率を算出する体積効率算出手段と、
前記体積効率を前記吸気弁のリフト量に応じて補正し、補正体積効率を算出する体積効率補正手段と、
前記吸入空気流量及び補正体積効率を用いて前記気筒吸入空気量の予測値である予測気筒吸入空気量を算出する予測気筒吸入空気量算出手段とを備え、
前記予測気筒吸入空気量算出手段は、前記予測気筒吸入空気量の過去相当値を用いて前記予測気筒吸入空気量を算出し、
前記体積効率算出手段は、前記予測気筒吸入空気量の過去相当値を前記理論気筒吸入空気量で除算することにより前記体積効率を算出することを特徴とする内燃機関の気筒吸入空気量算出装置。 In a cylinder intake air amount calculation device for an internal combustion engine that calculates a cylinder intake air amount that is a fresh air amount sucked into a cylinder of the internal combustion engine having a valve operating mechanism capable of changing a lift amount of the intake valve,
An intake air flow rate acquisition means for acquiring an intake air flow rate which is a flow rate of fresh air passing through the intake pipe of the engine;
An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure of the engine;
An intake air temperature detecting means for detecting an intake air temperature that is a temperature of air sucked into the engine;
A theoretical cylinder intake air amount calculating means for calculating a theoretical cylinder intake air amount based on the intake pressure and the intake temperature;
Volumetric efficiency calculating means for calculating the volumetric efficiency of the engine using the theoretical cylinder intake air amount;
Volumetric efficiency correction means for correcting the volumetric efficiency according to the lift amount of the intake valve and calculating a corrected volumetric efficiency;
Predicted cylinder intake air amount calculating means for calculating a predicted cylinder intake air amount that is a predicted value of the cylinder intake air amount using the intake air flow rate and the corrected volumetric efficiency;
The predicted cylinder intake air amount calculating means calculates the predicted cylinder intake air amount using a past equivalent value of the predicted cylinder intake air amount;
The volumetric efficiency calculating means calculates the volumetric efficiency by dividing the past equivalent value of the predicted cylinder intake air amount by the theoretical cylinder intake air amount.
前記予測気筒吸入空気量算出手段は、検出されるリフト量を用いて前記過去相当値を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の気筒吸入空気量算出装置。 A lift amount detecting means for detecting a lift amount of the intake valve;
3. The cylinder intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the predicted cylinder intake air amount calculation means calculates the past equivalent value using a detected lift amount.
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WO2014002567A1 (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-03 | 日産自動車株式会社 | Control device and control method of internal combustion engine |
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