JP2014025448A - Intake air amount estimation device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理モデルを用いた演算により筒内への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 intake air amount into a cylinder by a calculation using a physical model.
例えば特許文献1に開示されているように、筒内への吸入空気量を吸気通路内の空気の挙動を表す物理モデルを用いた演算によって推定する手法が知られている。特許文献1に開示された吸入空気量の推定装置(以下、従来装置)では、吸気管モデル、シリンダモデル、吸気弁モデル、及び排気弁モデルを含む複数のモデルが用いられている。従来装置によるシリンダモデルを用いた演算では、吸気弁モデルにより算出される吸気弁通過ガス流量と排気弁モデルにより算出される排気弁通過ガス流量とから筒内ガス圧力が算出される。排気弁モデルを用いた演算では、筒内ガス圧力と排気ガス圧力から排気弁通過ガス流量が算出される。吸気弁モデルを用いた演算では、筒内ガス圧力と吸気管モデルにより算出される吸気管内空気圧力から吸気弁通過ガス流量が算出される。そして、吸気弁通過ガス流量の積算によって筒内吸入空気量が推定される。
For example, as disclosed in
従来装置によって推定される吸入空気量は、各モデルにより算出される各部の状態量に依存する。そして、各モデルにより算出される各部の状態量は、各モデルを特徴付ける物理パラメータや境界条件に依存する。このため、吸入空気量を精度良く推定するためには、各モデルの物理パラメータや境界条件の適切な設定が重要である。 The amount of intake air estimated by the conventional device depends on the state quantity of each part calculated by each model. The state quantity of each part calculated by each model depends on physical parameters and boundary conditions that characterize each model. For this reason, in order to accurately estimate the intake air amount, it is important to appropriately set the physical parameters and boundary conditions of each model.
ところが、従来装置では、各モデルにおける代表的な物理パラメータや境界条件には予め設定された設定値が用いられる。勿論、それらの設定値は実機を用いた適合によって決定されている場合もあるが、全ての物理パラメータや境界条件が必ずしも最適に設定されているとは限らない。 However, in the conventional apparatus, preset values are used for typical physical parameters and boundary conditions in each model. Of course, these setting values may be determined by adaptation using an actual machine, but not all physical parameters and boundary conditions are set optimally.
この場合、全てのモデルにおいて物理パラメータや境界条件を最適に設定することができるならば、吸入空気量の推定精度は非常に高いものになる。しかし、全てのモデルではなくとも、少なくとも一部のモデルにおいて物理パラメータと境界条件の何れかを最適にすることができるならば、従来装置に比較して吸入空気量の推定精度を高めることができる。 In this case, if the physical parameters and boundary conditions can be optimally set in all models, the estimation accuracy of the intake air amount becomes very high. However, if at least a part of the models can optimize any of the physical parameters and the boundary conditions even if not all of the models, it is possible to improve the estimation accuracy of the intake air amount as compared with the conventional device. .
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、物理モデルを用いた演算により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おいて、吸気管モデル或いは排気管モデルの物理パラメータの精度を高めることによって吸入空気量の推定精度を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems. In an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that estimates an intake air amount by a calculation using a physical model, the physical parameters of the intake pipe model or the exhaust pipe model are determined. The purpose is to improve the estimation accuracy of the intake air amount by increasing the accuracy.
本発明に係る吸入空気量推定装置は、物理モデルを用いた演算により筒内への吸入空気量を推定する装置として構成される。そして、物理モデルを用いて内燃機関の吸気に関係する特定状態量を計算するとともに、センサを用いて特定状態量を実測し、特定状態量の計算値と実測値との比較結果に基づいて物理モデルの物理パラメータを同定するように構成される。 The intake air amount estimation device according to the present invention is configured as a device that estimates an intake air amount into a cylinder by a calculation using a physical model. Then, the specific state quantity related to the intake of the internal combustion engine is calculated using the physical model, the specific state quantity is measured using the sensor, and the physical state is calculated based on the comparison result between the calculated value of the specific state quantity and the actual measurement value. It is configured to identify physical parameters of the model.
本発明に係る吸入空気量推定装置の第1の形態においては、物理モデルは吸気管モデルを含み、特定状態量は吸気管モデルを用いて計算され、特定状態量の計算値と実測値との比較結果に基づいて吸気管モデルの物理パラメータが同定される。 In the first embodiment of the intake air amount estimation device according to the present invention, the physical model includes an intake pipe model, the specific state quantity is calculated using the intake pipe model, and the calculated value and the actual measurement value of the specific state quantity are calculated. The physical parameters of the intake pipe model are identified based on the comparison result.
第1の形態における特定状態量としては吸気管圧力を用いることができる。吸気管圧力の計算値と実測値との比較結果に基づいて同定される物理パラメータの一例は、吸気管径及び吸気管長である。吸気管圧力の振幅の計算値と実測値との比較結果に基づいて吸気管径を同定し、吸気管圧力の位相の計算値と実測値との比較結果に基づいて吸気管長を同定することができる。好ましくは、吸気バルブの開弁直後の吸気管圧力波のピークの値が計算値と実測値とで一致するように吸気管径を同定し、吸気バルブの閉弁直前の吸気管圧力波のピークの位相が計算値と実測値とで一致するように吸気管長を同定する。 The intake pipe pressure can be used as the specific state quantity in the first embodiment. An example of the physical parameters identified based on the comparison result between the calculated value of the intake pipe pressure and the actual measurement value is the intake pipe diameter and the intake pipe length. The intake pipe diameter is identified based on the comparison result between the calculated value of the intake pipe pressure amplitude and the actual measurement value, and the intake pipe length is identified based on the comparison result between the calculated value of the intake pipe pressure and the actual measurement value. it can. Preferably, the intake pipe diameter is identified such that the peak value of the intake pipe pressure wave immediately after the intake valve is opened matches the calculated value and the actual measurement value, and the peak of the intake pipe pressure wave immediately before the intake valve is closed. The intake pipe length is identified so that the calculated phase and the measured value coincide with each other.
第1の形態における特定状態量としては吸入空気量を用いることもできる。この場合、同定の対象となる吸気管モデルの物理パラメータが吸気管径又は吸気管長であれば、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいて吸気管径又は吸気管長を同定することができる。また、同定の対象となる吸気管モデルの物理パラメータがサージタンク温度であれば、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいてサージタンク温度を同定することができる。さらに、同定の対象となる吸気管モデルの物理パラメータが吸気ポート熱伝達率であれば、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいて吸気ポート熱伝達率を同定することができる。 The intake air amount can also be used as the specific state amount in the first embodiment. In this case, if the physical parameter of the intake pipe model to be identified is the intake pipe diameter or the intake pipe length, the intake pipe diameter or the intake pipe length is identified based on the comparison result between the calculated value of the intake air amount and the actual measurement value. be able to. If the physical parameter of the intake pipe model to be identified is the surge tank temperature, the surge tank temperature can be identified based on the comparison result between the calculated value of the intake air amount and the actual measurement value. Furthermore, if the physical parameter of the intake pipe model to be identified is the intake port heat transfer coefficient, the intake port heat transfer coefficient can be identified based on the comparison result between the calculated value of the intake air amount and the actual measurement value. .
本発明に係る吸入空気量推定装置の第2の形態においては、物理モデルは排気管モデルを含み、特定状態量は排気管モデルを用いて計算され、特定状態量の計算値と実測値との比較結果に基づいて排気管モデルの物理パラメータが同定される。 In the second embodiment of the intake air amount estimation device according to the present invention, the physical model includes an exhaust pipe model, the specific state quantity is calculated using the exhaust pipe model, and the calculated value and the actual measurement value of the specific state quantity are calculated. Based on the comparison result, the physical parameters of the exhaust pipe model are identified.
第2の形態における特定状態量としては排気管圧力を用いることができる。排気管圧力の計算値と実測値との比較結果に基づいて同定される物理パラメータの一例は、排気管径及び排気管長である。排気管圧力の振幅の計算値と実測値との比較結果に基づいて排気管径を同定し、排気管圧力の位相の計算値と実測値との比較結果に基づいて排気管長を同定することができる。好ましくは、排気バルブの開弁直後の排気管圧力波のピークの値が計算値と実測値とで一致するように排気管径を同定し、排気バルブの閉弁直前の排気管圧力波のピークの位相が計算値と実測値とで一致するように排気管長を同定する。 The exhaust pipe pressure can be used as the specific state quantity in the second embodiment. An example of the physical parameter identified based on the comparison result between the calculated value of the exhaust pipe pressure and the actual measurement value is the exhaust pipe diameter and the exhaust pipe length. The exhaust pipe diameter is identified based on the comparison result between the calculated value of the exhaust pipe pressure amplitude and the actual measurement value, and the exhaust pipe length is identified based on the comparison result between the calculated value of the exhaust pipe pressure phase and the actual measurement value. it can. Preferably, the exhaust pipe diameter is identified so that the peak value of the exhaust pipe pressure wave immediately after the exhaust valve is opened matches the calculated value and the measured value, and the peak of the exhaust pipe pressure wave immediately before the exhaust valve is closed. The exhaust pipe length is identified so that the calculated phase and the measured value coincide with each other.
第2の形態における特定状態量としては吸入空気量を用いることもできる。この場合、同定の対象となる吸気管モデルの物理パラメータが排気管径又は排気管長であれば、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいて排気管径又は排気管長を同定することができる。 The intake air amount can also be used as the specific state amount in the second embodiment. In this case, if the physical parameter of the intake pipe model to be identified is the exhaust pipe diameter or the exhaust pipe length, the exhaust pipe diameter or the exhaust pipe length is identified based on the comparison result between the calculated value of the intake air amount and the actual measurement value. be able to.
本発明によれば、吸気に関係する特定状態量の計算値と実測値との比較結果に基づいた同定により物理パラメータの精度を高めることができるので、物理モデルを用いた演算による吸入空気量の推定精度を高めることができる。 According to the present invention, the accuracy of the physical parameter can be improved by identification based on the comparison result between the calculated value and the actual measurement value of the specific state quantity related to the intake air. The estimation accuracy can be increased.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1について図を参照して説明する。
図1は本実施の形態に係る吸入空気量推定装置を内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。本実施の形態に係る内燃機関は火花点火式の4サイクルレシプロエンジンである。また、図1では1つの気筒のみ描かれているが、本実施の形態に係る内燃機関は複数の気筒を有する多気筒内燃機関である。本実施の形態に係る内燃機関の各燃焼室4には吸気管1と排気管7とが接続されている。燃焼室4と吸気管1との連通は吸気弁5によって制御され、燃焼室4と排気管7との連通は排気弁6によって制御されている。吸気管1には、吸気管圧力を実測するための圧力センサ3と、吸気管温度を実測するための温度センサ2とが取り付けられている。排気管7には、排気管圧力を実測するための圧力センサ8が取り付けられている。これらのセンサ2,3,8の出力値はECU9が備えるメモリ10に記憶される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system in which an intake air amount estimation device according to this embodiment is applied to an internal combustion engine. The internal combustion engine according to the present embodiment is a spark ignition type 4-cycle reciprocating engine. Although only one cylinder is illustrated in FIG. 1, the internal combustion engine according to the present embodiment is a multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of cylinders. An
本実施の形態に係る吸入空気量推定装置はECU9の機能の一部として実現される。ECU9による筒内への吸入空気量の推定には、プログラムされている吸入空気量推定モデルが用いられる。吸入空気量推定モデルは、エンジンにおける空気の挙動を物理的にモデル化したものであって、その概要は図2の機能ブロック図によって表される。
The intake air amount estimation device according to the present embodiment is realized as part of the function of the
図2に示すように、本実施の形態に係る吸入空気量推定モデルは、複数の要素モデル、すなわち、吸気管モデルM1、吸気弁モデルM2、シリンダモデルM3、排気弁モデルM4及び排気管モデルM5から構成されている。また、吸入空気量推定モデルには、一部の要素モデルで算出されるパラメータの値を記憶するためのメモリM6が組み合わされている。以下、吸入空気量推定モデルに含まれる各要素モデルの概要について説明する。 As shown in FIG. 2, the intake air amount estimation model according to the present embodiment includes a plurality of element models, that is, an intake pipe model M1, an intake valve model M2, a cylinder model M3, an exhaust valve model M4, and an exhaust pipe model M5. It is composed of Further, the intake air amount estimation model is combined with a memory M6 for storing parameter values calculated by some element models. Hereinafter, an outline of each element model included in the intake air amount estimation model will be described.
吸気管モデルM1は、吸気管圧力Pmと吸気管温度Tmとを算出するための物理モデルであり、少なくとも吸気管長及び吸気管径を物理パラメータとして有している。吸気管モデルM1の内容は図3を用いて説明することができる。図3に示すように、吸気管モデルM1では、吸気管1が離散化長さdxの複数のセルに分割されている(図3ではi+1個のセルに分割されている)。離散化長さdx及びセル数は、吸気管モデルM1において物理パラメータとして設定されている吸気管長に応じて決定される。後述のように吸気管モデルM1の吸気管長は可変であり、例えば吸気管長が長くされた場合には離散化長さdxが長くされるか或いはセル数が増やされる。
The intake pipe model M1 is a physical model for calculating the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm, and has at least the intake pipe length and the intake pipe diameter as physical parameters. The contents of the intake pipe model M1 can be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the intake pipe model M1, the
吸気管モデルM1では、次の式(1)に示す一次元オイラー方程式によってセル毎に密度・流速・エネルギが計算される。これにより、吸気管1内の吸気の脈動を再現することができる。なお、式(1)におけるQとEは、それぞれ式(2)と式(3)によって表される。
式(1)におけるδxは離散化長さdxに対応していることから、吸気管モデルM1における吸気管長を変化させればQの時間変化量は変化する。つまり、吸気管長の変化に応じて密度、流速、エネルギの各計算値の時間変化量に変化が生じる。密度、流速、エネルギの各時間変化量は、吸気管モデルM1により算出される吸気管圧力Pmの圧力波の位相を決定する。よって、吸気管モデルM1においては、物理パラメータである吸気管長を変化させることで、吸気管圧力Pmの圧力波の位相を任意に調整することができる。 Since δx in equation (1) corresponds to the discretization length dx, the amount of time change of Q changes when the intake pipe length in the intake pipe model M1 is changed. That is, the time variation of the calculated values of density, flow velocity, and energy changes according to the change in the intake pipe length. Each time variation of density, flow velocity, and energy determines the phase of the pressure wave of the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model M1. Therefore, in the intake pipe model M1, the phase of the pressure wave of the intake pipe pressure Pm can be arbitrarily adjusted by changing the intake pipe length, which is a physical parameter.
また、式(3)における断面積sは吸気管モデルM1における吸気管径から算出される。このため、吸気管モデルM1の吸気管径を変化させれば単位面積当たりの質量流量の計算値に変化が生じる。単位面積当たりの質量流量は、吸気管モデルM1により算出される吸気管圧力Pmの圧力波の最大振幅を決定する。よって、吸気管モデルM1においては、物理パラメータである吸気管径を変化させることで、吸気管圧力Pmの圧力波の最大振幅を任意に調整することができる。 Further, the cross-sectional area s in the equation (3) is calculated from the intake pipe diameter in the intake pipe model M1. For this reason, if the intake pipe diameter of the intake pipe model M1 is changed, the calculated value of the mass flow rate per unit area changes. The mass flow rate per unit area determines the maximum amplitude of the pressure wave of the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model M1. Therefore, in the intake pipe model M1, the maximum amplitude of the pressure wave of the intake pipe pressure Pm can be arbitrarily adjusted by changing the intake pipe diameter, which is a physical parameter.
吸気弁モデルM2は、吸気弁流量(吸気弁5を通過して燃焼室4内に流入する空気の流量)miを算出するための物理モデルである。吸気弁モデルM2によれば、後述するシリンダモデルM3により算出される筒内ガス圧力Pc及び筒内ガス温度Tcと、吸気管モデルM1により算出される吸気管圧力Pm及び吸気管温度Tmとに基づいて吸気弁流量miが算出される。なお、吸気弁モデルM2に用いることができる数式の例については公知であり、また、それ自体は本発明における特徴点ではないことから、吸気弁モデルM2のための具体的な数式については記載を省略する。
The intake valve model M2 is a physical model for calculating the intake valve flow rate (the flow rate of air flowing through the
シリンダモデルM3は、筒内ガス圧力Pcと筒内ガス温度Tcとを算出するための物理モデルである。シリンダモデルM3によれば、吸気弁モデルM2により算出される吸気弁流量miと、後述する排気弁モデルM4により算出される排気弁流量(排気弁6を通過して燃焼室4内から流出する空気の流量)meとに基づいて筒内ガス圧力Pc及び筒内ガス温度Tcが算出される。なお、シリンダモデルM3に用いることができる数式の例については公知であり、また、それ自体は本発明における特徴点ではないことから、シリンダモデルM3のための具体的な数式については記載を省略する。
The cylinder model M3 is a physical model for calculating the cylinder gas pressure Pc and the cylinder gas temperature Tc. According to the cylinder model M3, an intake valve flow rate mi calculated by the intake valve model M2 and an exhaust valve flow rate calculated by an exhaust valve model M4 described later (air flowing out of the
排気弁モデルM4は、排気弁流量meを算出するための物理モデルである。排気弁モデルM4によれば、シリンダモデルM3により算出される筒内ガス圧力Pc及び筒内ガス温度Tcと、後述する排気管モデルM5により算出される排気管圧力Pe及び排気管温度Teとに基づいて排気弁流量 meが算出される。なお、排気弁モデルM4に用いることができる数式の例については公知であり、また、それ自体は本発明における特徴点ではないことから、排気弁モデルM4のための具体的な数式については記載を省略する。 The exhaust valve model M4 is a physical model for calculating the exhaust valve flow rate me. According to the exhaust valve model M4, the in-cylinder gas pressure Pc and the in-cylinder gas temperature Tc calculated by the cylinder model M3 and the exhaust pipe pressure Pe and the exhaust pipe temperature Te calculated by an exhaust pipe model M5 described later are used. Thus, the exhaust valve flow rate me is calculated. Note that examples of mathematical formulas that can be used for the exhaust valve model M4 are known, and are not themselves characteristic features of the present invention, so that specific mathematical formulas for the exhaust valve model M4 are not described. Omitted.
排気管モデルM5は、排気管圧力Peと吸気管温度Teとを算出するための物理モデルであり、排気管長及び排気管径を物理パラメータとして有している。排気管モデルM5の内容は吸気管モデルM1の内容に類似している。すなわち、排気管モデルM5では、排気管7が離散化長さの複数のセルに分割され、式(1)〜式(3)で表される一次元オイラー方程式によってセル毎に密度・流速・エネルギが計算されている。排気管モデルM5によれば、排気管7内の排気の脈動を再現することができる。吸気管モデルM1の場合と同じく、排気管モデルM5においては、物理パラメータである排気管長を変化させることで排気管圧力Peの圧力波の位相を任意に調整することができる。また、物理パラメータである排気管径を変化させることで排気管圧力Peの圧力波の最大振幅を任意に調整することができる。 The exhaust pipe model M5 is a physical model for calculating the exhaust pipe pressure Pe and the intake pipe temperature Te, and has the exhaust pipe length and the exhaust pipe diameter as physical parameters. The contents of the exhaust pipe model M5 are similar to the contents of the intake pipe model M1. That is, in the exhaust pipe model M5, the exhaust pipe 7 is divided into a plurality of cells having a discretized length, and the density, flow velocity, energy for each cell is determined by the one-dimensional Euler equation expressed by the equations (1) to (3). Is calculated. According to the exhaust pipe model M5, the exhaust pulsation in the exhaust pipe 7 can be reproduced. As in the case of the intake pipe model M1, in the exhaust pipe model M5, the phase of the exhaust pipe pressure Pe can be arbitrarily adjusted by changing the exhaust pipe length, which is a physical parameter. Further, the maximum amplitude of the pressure wave of the exhaust pipe pressure Pe can be arbitrarily adjusted by changing the exhaust pipe diameter which is a physical parameter.
本実施の形態に係る吸入空気量推定装置は、上記の各要素モデルM1,M2,M3,M4,M5による演算を所定の演算周期で行い、吸気弁モデルM2により算出される吸気弁流量miの積算によって筒内吸入空気量を推定する。 The intake air amount estimation device according to the present embodiment performs the calculation based on each of the element models M1, M2, M3, M4, and M5 at a predetermined calculation cycle, and calculates the intake valve flow rate mi calculated by the intake valve model M2. The cylinder intake air amount is estimated by integration.
本実施の形態に係る吸入空気量推定装置では、筒内吸入空気量の推定精度は上記の各要素モデルM1,M2,M3,M4,M5のモデル精度に依存する。このうち、吸気管モデルM1に関しては、吸気管1内の吸気の脈動をいかに厳密に再現できるかによってそのモデル精度の良否が決まる。同様に、排気管モデルM5に関しては、排気管7内の排気の脈動をいかに厳密に再現できるかによってそのモデル精度の良否が決まる。ところが、本実施の形態のような多気筒内燃機関の場合、その吸排気の脈動を物理モデルによって厳密に再現することは難しい。より具体的には、吸気管モデルM1と排気管モデルM5では、物理パラメータである管長及び管径の設定によって圧力波の振幅と位相が決まる。しかし、それらが実際の脈動における振幅及び位相と一致するように管長及び管径を予め設定することは難しい。
In the intake air amount estimation device according to the present embodiment, the estimation accuracy of the in-cylinder intake air amount depends on the model accuracy of each of the element models M1, M2, M3, M4, and M5. Among these, regarding the intake pipe model M1, the quality of the model accuracy is determined by how precisely the pulsation of the intake air in the
このため、本実施の形態に係る吸入空気量推定装置は、予め設定された管長及び管径をそのまま用い続けるのではなく、内燃機関の運転時に圧力センサ3,8によって実測される吸気管圧力及び排気管圧力を用いて各モデルM1,M5の管長及び管径を同定する。より詳しくは、本実施の形態に係る吸入空気量推定装置は、吸気管モデルM1により得られた吸気管圧力の計算値と圧力センサ3により得られた吸気管圧力の実測値とを比較し、その比較結果に基づいて吸気管モデルM1の吸気管長及び吸気管径を同定する。また、排気管モデルM5により得られた排気管圧力の計算値と圧力センサ8により得られた排気管圧力の実測値とを比較し、その比較結果に基づいて排気管モデルM5の排気管長及び排気管径を同定する。以下、各モデルM1,M5の管長及び管径の同定の方法について図を用いて説明する。
Therefore, the intake air amount estimation device according to the present embodiment does not continue to use the preset pipe length and pipe diameter as they are, but the intake pipe pressure measured by the
図4は本実施の形態に係る吸入空気量推定装置により実行されるルーチンを示すフローチャートである。このルーチンを実行することによって、本実施の形態に係る吸入空気推定装置は各モデルM1,M5の管長及び管径を同定する。ただし、図4のフローチャートは吸気管モデルM1と排気管モデルM5の両方における管長及び管径の同定が1つのルーチンで同時に行われるかのように書かれているが、これは説明の便宜上そのように書かれているにすぎない。実際には、吸気管モデルM1の吸気管長及び吸気管径の同定と、排気管モデルM5の排気管長及び排気管径の同定とはそれぞれ別のルーチンで行われる。以下の説明では、図4に示すルーチンによって吸気管モデルM1の吸気管長及び吸気管径の同定が行われるものとする。 FIG. 4 is a flowchart showing a routine executed by the intake air amount estimating apparatus according to the present embodiment. By executing this routine, the intake air estimation device according to the present embodiment identifies the tube lengths and tube diameters of the models M1 and M5. However, although the flowchart of FIG. 4 is written as if the identification of the pipe length and the pipe diameter in both the intake pipe model M1 and the exhaust pipe model M5 is performed simultaneously in one routine, this is the case for convenience of explanation. It is only written in. Actually, the identification of the intake pipe length and the intake pipe diameter of the intake pipe model M1 and the identification of the exhaust pipe length and the exhaust pipe diameter of the exhaust pipe model M5 are performed in different routines. In the following description, it is assumed that the intake pipe length and the intake pipe diameter of the intake pipe model M1 are identified by the routine shown in FIG.
図4に示すルーチンによれば、ステップS101において、上述の吸入空気量推定モデルを用いた演算によって各要素モデルM1,M2,M3,M4,M5におけるクランク角ごとの状態量Pm,Tm,Pc,Tc,Pe,Te,mi,meが算出される。次のステップS103では、ステップS101で算出された状態量のうち吸気管モデルM1で算出された吸気管圧力Pm(以下、吸気管圧力の計算値)がメモリM6に格納される。 According to the routine shown in FIG. 4, in step S101, state quantities Pm, Tm, Pc, and the like for each crank angle in each of the element models M1, M2, M3, M4, and M5 are calculated by using the above-described intake air amount estimation model. Tc, Pe, Te, mi, and me are calculated. In the next step S103, the intake pipe pressure Pm (hereinafter, calculated value of the intake pipe pressure) calculated by the intake pipe model M1 among the state quantities calculated in step S101 is stored in the memory M6.
また、ステップS101及びS103と並行して、ステップS102及びS104が実行される。ステップS102においては、圧力センサ3によってクランク角ごとの実際の吸気管圧力が実測される。次のステップS104では、ステップS102で実測された吸気管圧力(以下、吸気管圧力の実測値)がメモリ10に格納される。
In parallel with steps S101 and S103, steps S102 and S104 are executed. In step S <b> 102, the actual intake pipe pressure for each crank angle is actually measured by the pressure sensor 3. In the next step S104, the intake pipe pressure actually measured in step S102 (hereinafter, measured value of the intake pipe pressure) is stored in the
ステップS103及びS104に続いてステップS105が実行される。ステップS105では、吸気弁5の開弁後の一定期間において得られた吸気管圧力の計算値がメモリM6から読み出されるとともに、同期間において得られた吸気管圧力の実測値がメモリ10から読み出される。そして、同期間における吸気管圧力の計算値と実測値のそれぞれについて圧力波のピークが特定される。特定される圧力波のピークは吸気弁5の開弁直後のピークと吸気弁5の閉弁直前のピークである。特定されたピークはステップS106及びS108において比較され、その比較結果に基づいて吸気管モデルM1の吸気管長及び吸気管径が同定される。
Subsequent to steps S103 and S104, step S105 is executed. In step S105, the calculated value of the intake pipe pressure obtained in a certain period after the
ステップS106では、吸気管圧力の実測値のピークに対して計算値のピークの位相がずれているかどうか判定される。本ステップで比較の対象となるピークは吸気弁5の閉弁直前のピークである。吸気管圧力の実測値と計算値との位相のずれは、反射波による位相への影響が大きい吸気弁5の閉弁直前のピークにおいて顕著になるからである。吸気管圧力の実測値のピークと計算値のピークとの間に位相のずれがある場合、具体的には、位相差が閾値以上の場合、ステップS107の処理が行われる。
In step S106, it is determined whether or not the peak of the calculated value is out of phase with the peak of the actually measured value of the intake pipe pressure. The peak to be compared in this step is the peak immediately before the
ステップS107では、吸気管圧力の実測値と計算値との間の位相のずれを減少させる方向に吸気管モデルM1の吸気管長が変化させられる。詳しくは、吸気管圧力の実測値に対して計算値の位相が進角している場合には、吸気管長は現在値よりも所定値だけ長くされる。逆に吸気管圧力の実測値に対して計算値の位相が遅角している場合には、吸気管長は現在値よりも所定値だけ短くされる。ステップS107の後、本ルーチンの工程は再び最初に戻り、ステップS106の判定結果が否定になるまでステップS101乃至S107が繰り返し実行される。 In step S107, the intake pipe length of the intake pipe model M1 is changed in a direction to reduce the phase shift between the actually measured value and the calculated value of the intake pipe pressure. Specifically, when the phase of the calculated value is advanced with respect to the actually measured value of the intake pipe pressure, the intake pipe length is made longer by a predetermined value than the current value. Conversely, when the phase of the calculated value is retarded with respect to the actual measured value of the intake pipe pressure, the intake pipe length is shortened by a predetermined value from the current value. After step S107, the process of this routine returns to the beginning again, and steps S101 to S107 are repeatedly executed until the determination result of step S106 is negative.
ステップS106の判定結果は、吸気管圧力の実測値と計算値との間の位相のずれが解消された場合に否定になる。その場合はステップS108に進み、吸気管圧力の実測値のピーク値に対して計算値のピーク値、すなわち振幅がずれているかどうか判定される。本ステップで比較の対象となるピークは吸気弁5の開弁直後のピークである。吸気管圧力の実測値と計算値との振幅のずれは、振幅への影響が大きい吸気弁5の開弁直後のピークにおいて顕著になるからである。吸気管圧力の実測値と計算値との間に振幅のずれがある場合、具体的には、振幅の差が閾値以上の場合、ステップS109の処理が行われる。
The determination result in step S106 is negative when the phase shift between the actually measured value and the calculated value of the intake pipe pressure is resolved. In that case, the process proceeds to step S108, and it is determined whether the peak value of the calculated value, that is, the amplitude is deviated from the peak value of the actually measured value of the intake pipe pressure. The peak to be compared in this step is a peak immediately after the
ステップS109では、吸気管圧力の実測値と計算値との間の振幅のずれを減少させる方向に吸気管モデルM1の吸気管径が変化させられる。詳しくは、吸気管圧力の実測値に対して計算値の振幅が大きい場合には、吸気管径は現在値よりも所定値だけ大きくされる。逆に吸気管圧力の実測値に対して計算値の振幅が小さい場合には、吸気管径は現在値よりも所定値だけ小さくされる。ステップS109の後、本ルーチンの工程は再び最初に戻り、ステップS108の判定結果が否定になるまでステップS101乃至S106、ステップS108及びS109が繰り返し実行される。 In step S109, the intake pipe diameter of the intake pipe model M1 is changed in a direction to reduce the amplitude deviation between the actually measured value and the calculated value of the intake pipe pressure. Specifically, when the amplitude of the calculated value is larger than the actually measured value of the intake pipe pressure, the intake pipe diameter is increased by a predetermined value from the current value. On the contrary, when the amplitude of the calculated value is small with respect to the actually measured value of the intake pipe pressure, the intake pipe diameter is made smaller by a predetermined value than the current value. After step S109, the process of this routine returns to the beginning again, and steps S101 to S106 and steps S108 and S109 are repeatedly executed until the determination result of step S108 becomes negative.
ステップS108の判定結果は、吸気管圧力の実測値と計算値との間の振幅のずれが解消された場合に否定になる。その場合、吸気管モデルM1の吸気管長及び吸気管径の同定は完了し、本ルーチンの工程は全て終了する。本ルーチンによる方法によって吸気管モデルM1の吸気管長及び吸気管径が同定されることにより、吸気管モデルM1による吸気管1内の圧力波の再現性が向上する。
The determination result in step S108 is negative when the amplitude deviation between the actually measured value and the calculated value of the intake pipe pressure is resolved. In that case, the identification of the intake pipe length and the intake pipe diameter of the intake pipe model M1 is completed, and all the steps of this routine are finished. By identifying the intake pipe length and the intake pipe diameter of the intake pipe model M1 by the method according to this routine, the reproducibility of the pressure wave in the
排気管モデルM5についても、上述のルーチンによる方法と同様の方法によって排気管長及び排気管径の同定が行われる。図5のグラフ上には、排気弁6の開弁期間において排気管モデルM5で算出された排気管圧力Pe(以下、排気管圧力の計算値)と、圧力センサ8によって実測された排気管圧力(以下、排気管圧力の実測値)とが併せて示されている。このグラフにおいて、番号“1”を付している圧力波のピークは排気弁6の開弁直後の圧力波のピークであり、番号“2”を付している圧力波のピークは排気弁6の閉弁直前の圧力波のピークである。
Also for the exhaust pipe model M5, the exhaust pipe length and the exhaust pipe diameter are identified by the same method as the above-described routine. In the graph of FIG. 5, the exhaust pipe pressure Pe (hereinafter, calculated value of the exhaust pipe pressure) calculated by the exhaust pipe model M5 during the valve opening period of the exhaust valve 6 and the exhaust pipe pressure actually measured by the
図5のグラフに示す例では、排気弁6の閉弁直前の圧力波のピークの位相が実測値と計測値とで一致していないことから、その位相のずれを減少させる方向に排気管モデルM5の排気管長が変化させられる。具体的には、このグラフに示す例のように排気管圧力の実測値に対して計算値の位相が進角している場合には、排気管長はその位相の進角分に応じた量だけ長くされる。 In the example shown in the graph of FIG. 5, since the phase of the peak of the pressure wave immediately before closing the exhaust valve 6 does not match the measured value and the measured value, the exhaust pipe model is in a direction to reduce the phase shift. The length of the exhaust pipe of M5 is changed. Specifically, when the phase of the calculated value is advanced with respect to the measured value of the exhaust pipe pressure as in the example shown in this graph, the exhaust pipe length is the amount corresponding to the advance of the phase. Made longer.
また、図5のグラフに示す例では、排気弁6の開弁直後の圧力波のピーク値、すなわち、振幅が実測値と計測値とで一致していないことから、その振幅のずれを減少させる方向に排気管モデルM5の排気管径が変化させられる。具体的には、このグラフに示す例のように排気管圧力の実測値に対して計算値の振幅が大きい場合には、排気管径はその振幅の過剰分に応じた量だけ大きくされる。 Further, in the example shown in the graph of FIG. 5, since the peak value of the pressure wave immediately after the exhaust valve 6 is opened, that is, the amplitude does not match the measured value and the measured value, the deviation of the amplitude is reduced. The exhaust pipe diameter of the exhaust pipe model M5 is changed in the direction. Specifically, when the amplitude of the calculated value is large with respect to the actually measured value of the exhaust pipe pressure as in the example shown in this graph, the exhaust pipe diameter is increased by an amount corresponding to the excess of the amplitude.
図6のグラフ上には、図5のグラフ上に示すものと同じ排気管圧力の計算値と実測値の各波形に加えて、排気管長及び排気管径の同定後に算出された排気管圧力の計算値の波形が併せて示されている。このグラフからわかるように、上述の方法で排気管モデルM5の排気管長及び排気管径の同定が行われることにより、排気管モデルM5による排気管7内の圧力波の再現性が向上する。 On the graph of FIG. 6, in addition to the calculated waveforms and the actual measured values of the exhaust pipe pressure shown in the graph of FIG. 5, the exhaust pipe pressure calculated after identifying the exhaust pipe length and the exhaust pipe diameter is shown. The waveform of the calculated value is also shown. As can be seen from this graph, by identifying the exhaust pipe length and the exhaust pipe diameter of the exhaust pipe model M5 by the above-described method, the reproducibility of the pressure wave in the exhaust pipe 7 by the exhaust pipe model M5 is improved.
以上述べたように、本実施の形態に係る吸入空気量推定装置によれば、吸気管モデルM1による吸気管1内の圧力波の再現性と排気管モデルM5による排気管7内の圧力波の再現性とがともに向上することから、従来装置に比べて筒内への吸入空気量の推定精度が向上する。そして、吸入空気量の推定値は空燃比制御において燃料噴射量の計算に用いられていることから、吸入空気量の推定精度が向上すれば空燃比制御による目標空燃比の実現性も向上する。よって、例えば、図7に示すようにVVTが進角側或いは遅角側に作動する過渡運転時においては、本実施の形態に係る吸入空気量推定装置(本装置)によれば、従来装置に比較して空燃比の目標空燃比(A/F=14.6)に対する乖離が抑えられる。つまり、本実施の形態に係る吸入空気量推定装置によれば、空燃比の過渡応答性を向上させることができる。
As described above, according to the intake air amount estimation device according to the present embodiment, the reproducibility of the pressure wave in the
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について図を参照して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図8は本実施の形態に係る吸入空気量推定装置を内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。図8では、図1に示す実施の形態1に係るシステムと同じ構成或いは機能を有する要素には同じ符号を付している。本実施の形態に係るシステムの実施の形態1に係るシステムに対する相違点は、吸入空気量を実測するための流量センサ11が吸気管1に取り付けられたことである。流量センサ11の出力値は他のセンサ2,3,8の出力値とともにECU9が備えるメモリ10に記憶され、吸入空気量の実測値の計算に用いられる。なお、吸入空気量は筒内に吸入される1サイクルあたりの空気量と定義される。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a system in which the intake air amount estimation device according to the present embodiment is applied to an internal combustion engine. In FIG. 8, elements having the same configuration or function as those of the system according to the first embodiment shown in FIG. The difference between the system according to the present embodiment and the system according to the first embodiment is that a
本実施の形態に係る吸入空気量推定装置はECU9の機能の一部として実現される。ECU9による筒内への吸入空気量の推定には、プログラムされている吸入空気量推定モデルが用いられる。吸入空気量推定モデルは、エンジンにおける空気の挙動を物理的にモデル化したものであって、その概要は図9の機能ブロック図によって表される。図9では、図2に示す実施の形態1に係る吸入空気量推定モデルと同じ機能を有する要素には同じ符号を付している。本実施の形態に係る吸入空気量推定モデルの実施の形態1に係る吸入空気量推定モデルに対する相違点は、吸入空気量計算モデルM7が備えられたことである。吸入空気量計算モデルM7は、吸気弁モデルM2で算出された吸気弁流量miを用いて、或いは、排気弁モデルM4で算出された吸気弁流量meを用いて1サイクルあたりの吸入空気量Gaを算出する。
The intake air amount estimation device according to the present embodiment is realized as part of the function of the
図10は本実施の形態に係る吸入空気量推定装置による実行されるルーチンを示すフローチャートである。このルーチンを実行することによって、本実施の形態に係る吸入空気推定装置は各モデルM1,M5の管長又は管径を同定する。ただし、図10のフローチャートは吸気管モデルM1と排気管モデルM5の両方における管長の同定と、それら両方における管径の同定とが1つのルーチンで同時に行われるかのように書かれているが、これは説明の便宜上そのように書かれているにすぎない。実際には、吸気管モデルM1に対する同定と排気管モデルM5に対する同定とはそれぞれ別のルーチンで行われる。さらに、各モデルM1,M5における吸気管長の同定と吸気管径の同定とは何れか一方のみが択一的に行われる。以下の説明では、図10に示すルーチンによって吸気管モデルM1の吸気管長の同定が行われるものとする。 FIG. 10 is a flowchart showing a routine executed by the intake air amount estimating apparatus according to the present embodiment. By executing this routine, the intake air estimation device according to the present embodiment identifies the tube length or tube diameter of each model M1, M5. However, although the flowchart of FIG. 10 is written as if the identification of the pipe length in both the intake pipe model M1 and the exhaust pipe model M5 and the identification of the pipe diameter in both are performed simultaneously in one routine, This is only written as such for convenience of explanation. Actually, the identification for the intake pipe model M1 and the identification for the exhaust pipe model M5 are performed in different routines. Furthermore, only one of the identification of the intake pipe length and the identification of the intake pipe diameter in each model M1, M5 is performed alternatively. In the following description, it is assumed that the intake pipe length of the intake pipe model M1 is identified by the routine shown in FIG.
図10に示すルーチンによれば、ステップS201において、上述の吸入空気量推定モデルを用いた演算によって各要素モデルM1,M2,M3,M4,M5におけるクランク角ごとの状態量Pm,Tm,Pc,Tc,Pe,Te,mi,meが算出される。次のステップS203では、ステップS201で算出された状態量のうち吸気弁モデルM2で算出された吸気弁流量miから1サイクルあたりの吸入空気量Gaが算出される。そして、次のステップS205では、ステップS203で算出された吸入空気量(以下、吸入空気量の計算値)がメモリM6に格納される。 According to the routine shown in FIG. 10, in step S201, the state quantities Pm, Tm, Pc, and the like for each crank angle in each of the element models M1, M2, M3, M4, and M5 are calculated by using the above-described intake air amount estimation model. Tc, Pe, Te, mi, and me are calculated. In the next step S203, the intake air amount Ga per cycle is calculated from the intake valve flow rate mi calculated by the intake valve model M2 among the state quantities calculated in step S201. In the next step S205, the intake air amount calculated in step S203 (hereinafter, the calculated value of the intake air amount) is stored in the memory M6.
また、ステップS201,S203及びS205と並行して、ステップS202及びS204が実行される。ステップS202においては、流量センサ11によって1サイクルあたりの吸入空気量が実測される。次のステップS204では、ステップS202で実測された吸入空気量(以下、吸入空気量の実測値)がメモリ10に格納される。
Further, steps S202 and S204 are executed in parallel with steps S201, S203 and S205. In step S202, the
ステップS205及びS204に続いてステップS206が実行される。ステップS206では、吸入空気量推定モデルを用いて算出された1サイクルあたりの吸入空気量の計算値がメモリM6から読み出されるとともに、同サイクルにおける吸入空気量の実測値がメモリ10から読み出される。そして、吸入空気量の計算値と実測値とが比較され、その比較結果に基づいて吸気管モデルM1の吸気管長及び吸気管径が同定される。
Subsequent to steps S205 and S204, step S206 is executed. In step S206, the calculated value of the intake air amount per cycle calculated using the intake air amount estimation model is read from the memory M6, and the actually measured value of the intake air amount in the same cycle is read from the
ステップS207では、吸入空気量の実測値に対して計算値がずれているかどうか判定される。実測値と計算値との間にずれがある場合、具体的には、吸入空気量の実測値と計算値との差が閾値以上の場合、ステップS208の処理が行われる。 In step S207, it is determined whether or not the calculated value is deviated from the actually measured value of the intake air amount. If there is a difference between the actually measured value and the calculated value, specifically, if the difference between the actually measured value of the intake air amount and the calculated value is greater than or equal to the threshold value, the process of step S208 is performed.
ステップS208では、吸入空気量の実測値と計算値とのずれを減少させる方向に吸気管モデルM1の吸気管長が変化させられる。吸気管モデルM1の吸気管長の変化の方向と吸入空気量の計算値の変化の方向との関係は分かっているので、その既知の関係に基づいて吸気管モデルM1の吸気管長が調整される。ステップS208の後、本ルーチンの工程は再び最初に戻り、ステップS207の判定結果が否定になるまでステップS201乃至S208が繰り返し実行される。 In step S208, the intake pipe length of the intake pipe model M1 is changed in a direction that reduces the deviation between the actually measured value and the calculated value of the intake air amount. Since the relationship between the change direction of the intake pipe length of the intake pipe model M1 and the change direction of the calculated value of the intake air amount is known, the intake pipe length of the intake pipe model M1 is adjusted based on the known relationship. After step S208, the process of this routine returns to the beginning again, and steps S201 to S208 are repeatedly executed until the determination result of step S207 is negative.
ステップS208の判定結果は、吸入空気量の実測値と計算値との差が解消された場合に否定になる。その場合、吸気管モデルM1の吸気管長の同定は完了し、本ルーチンの工程は全て終了する。本ルーチンによる方法によって吸気管モデルM1の吸気管長が同定されることにより、吸気管モデルM1を含む吸入空気量推定モデルを用いた吸入空気量の推定精度が向上する。 The determination result in step S208 is negative when the difference between the actually measured value and the calculated value of the intake air amount is eliminated. In that case, the identification of the intake pipe length of the intake pipe model M1 is completed, and all the steps of this routine are finished. By identifying the intake pipe length of the intake pipe model M1 by the method according to this routine, the estimation accuracy of the intake air quantity using the intake air quantity estimation model including the intake pipe model M1 is improved.
上述ルーチンでは吸気管モデルM1の吸気管長を同定しているが、吸気管長に代えて吸気管径を同定することもできる。その場合、ステップS208では、吸気管モデルM1の吸気管径の変化の方向と吸入空気量の計算値の変化の方向との既知の関係に基づき、吸入空気量の実測値と計算値とのずれを減少させる方向に吸気管モデルM1の吸気管径が変化させられる。 In the above routine, the intake pipe length of the intake pipe model M1 is identified, but the intake pipe diameter can be identified instead of the intake pipe length. In that case, in step S208, based on the known relationship between the direction of change in the intake pipe diameter of the intake pipe model M1 and the direction of change in the calculated value of the intake air amount, the difference between the actually measured value and the calculated value of the intake air amount is determined. The intake pipe diameter of the intake pipe model M1 is changed in the direction of decreasing the intake air.
排気管モデルM5についても、上述のルーチンによる方法と同様の方法によって排気管長又は排気管径の同定が行われる。まず、排気管モデルM5で算出された排気弁流量meから1サイクルあたりの吸入空気量Gaが算出される。そして、同サイクルにおける吸入空気量の実測値と、排気管モデルM5で算出された吸入空気量の計算値とが比較される。吸入空気量の実測値と計算値との間にずれがある場合には、そのずれを減少させる方向に排気管モデルM1の排気管長又は排気管径が変化させられる。このような方法で排気管モデルM5の排気管長又は排気管径が同定されることにより、排気管モデルM5を含む吸入空気量推定モデルを用いた吸入空気量の推定精度が向上する。 Also for the exhaust pipe model M5, the exhaust pipe length or the exhaust pipe diameter is identified by the same method as the above-described routine. First, the intake air amount Ga per cycle is calculated from the exhaust valve flow rate me calculated by the exhaust pipe model M5. Then, the actually measured value of the intake air amount in the same cycle is compared with the calculated value of the intake air amount calculated by the exhaust pipe model M5. If there is a deviation between the measured value and the calculated value of the intake air amount, the exhaust pipe length or the exhaust pipe diameter of the exhaust pipe model M1 is changed in a direction to reduce the deviation. By identifying the exhaust pipe length or the exhaust pipe diameter of the exhaust pipe model M5 by such a method, the estimation accuracy of the intake air quantity using the intake air quantity estimation model including the exhaust pipe model M5 is improved.
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について図を参照して説明する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態に係る吸入空気量推定装置は、実施の形態2に係る吸入空気量推定装置と同じく図8に示すシステムに適用される装置であり、その概要は実施の形態2に係る吸入空気量推定装置と同じく図9の機能ブロック図によって表される。ただし、本実施の形態に係る吸気管モデルM1は、吸気管長及び吸気管径に加えてサージタンク温度と吸気ポート熱伝達率とを物理パラメータとして有している。 The intake air amount estimation device according to the present embodiment is a device applied to the system shown in FIG. 8 in the same manner as the intake air amount estimation device according to the second embodiment, and the outline thereof is the intake air according to the second embodiment. Similar to the quantity estimation device, it is represented by the functional block diagram of FIG. However, the intake pipe model M1 according to the present embodiment has the surge tank temperature and the intake port heat transfer coefficient as physical parameters in addition to the intake pipe length and the intake pipe diameter.
図11は本実施の形態に係る吸入空気量推定装置により実行されるルーチンを示すフローチャートである。このルーチンを実行することによって、本実施の形態に係る吸入空気推定装置は吸気管モデルM1のサージタンク温度又は吸気ポート熱伝達率を同定する。ただし、図11のフローチャートは吸気管モデルM1のサージタンク温度の同定と吸気ポート熱伝達率の同定とが1つのルーチンでともに行われるかのように書かれているが、これは説明の便宜上そのように書かれているにすぎない。実際には、吸気管モデルM1におけサージタンク温度の同定と吸気ポート熱伝達率の同定とは何れか一方のみが択一的に行われる。以下の説明では、図11に示すルーチンによって吸気管モデルM1のサージタンク温度の同定が行われるものとする。 FIG. 11 is a flowchart showing a routine executed by the intake air amount estimating apparatus according to the present embodiment. By executing this routine, the intake air estimation device according to the present embodiment identifies the surge tank temperature or intake port heat transfer coefficient of intake pipe model M1. However, the flowchart of FIG. 11 is written as if the identification of the surge tank temperature and the identification of the intake port heat transfer coefficient of the intake pipe model M1 are performed together in one routine, but this is for convenience of explanation. It is just written as follows. Actually, only one of the identification of the surge tank temperature and the identification of the intake port heat transfer coefficient is performed alternatively in the intake pipe model M1. In the following description, it is assumed that the surge tank temperature of the intake pipe model M1 is identified by the routine shown in FIG.
図11に示すルーチンでは、図10に示す実施の形態2に係るルーチンと同じ内容の処理を行うステップには同じ番号を付している。本実施の形態に係るルーチンと実施の形態2に係るルーチンとは、ステップS207において吸入空気量の実測値に対して計算値がずれていると判定された後の処理に違いが有る。本実施の形態に係るルーチンによれば、吸入空気量の実測値と計算値との差が閾値以上の場合、ステップS209の処理が行われる。 In the routine shown in FIG. 11, the same reference numerals are given to the steps for performing the same processing as the routine according to the second embodiment shown in FIG. 10. The routine according to the present embodiment and the routine according to the second embodiment are different in processing after it is determined in step S207 that the calculated value is deviated from the actually measured value of the intake air amount. According to the routine according to the present embodiment, when the difference between the actually measured value and the calculated value of the intake air amount is greater than or equal to the threshold value, the process of step S209 is performed.
ステップS209では、吸入空気量の実測値と計算値とのずれを減少させる方向に吸気管モデルM1のサージタンク温度が変化させられる。吸気管モデルM1のサージタンク温度の変化の方向と吸入空気量の計算値の変化の方向との関係は分かっているので、その既知の関係に基づいて吸気管モデルM1のサージタンク温度が調整される。ステップS209の後、本ルーチンの工程は再び最初に戻り、ステップS207の判定結果が否定になるまでステップS201乃至S209が繰り返し実行される。 In step S209, the surge tank temperature of the intake pipe model M1 is changed in a direction that reduces the difference between the actually measured value and the calculated value of the intake air amount. Since the relationship between the change direction of the surge tank temperature of the intake pipe model M1 and the change direction of the calculated value of the intake air amount is known, the surge tank temperature of the intake pipe model M1 is adjusted based on the known relationship. The After step S209, the process of this routine returns to the beginning, and steps S201 to S209 are repeatedly executed until the determination result of step S207 is negative.
ステップS209の判定結果は、吸入空気量の実測値と計算値との差が解消された場合に否定になる。その場合、吸気管モデルM1のサージタンク温度の同定は完了し、本ルーチンの工程は全て終了する。本ルーチンによる方法によって吸気管モデルM1のサージタンク温度が同定されることにより、吸気管モデルM1を含む吸入空気量推定モデルを用いた吸入空気量の推定精度が向上する。 The determination result in step S209 is negative when the difference between the actually measured value and the calculated value of the intake air amount is eliminated. In that case, the identification of the surge tank temperature of the intake pipe model M1 is completed, and all the steps of this routine are finished. By identifying the surge tank temperature of the intake pipe model M1 by the method according to this routine, the estimation accuracy of the intake air quantity using the intake air quantity estimation model including the intake pipe model M1 is improved.
上述ルーチンでは吸気管モデルM1のサージタンク温度を同定しているが、サージタンク温度に代えて吸気ポート熱伝達率を同定することもできる。その場合、ステップS209では、吸気管モデルM1のて吸気ポート熱伝達率の変化の方向と吸入空気量の計算値の変化の方向との既知の関係に基づき、吸入空気量の実測値と計算値とのずれを減少させる方向に吸気管モデルM1のて吸気ポート熱伝達率が変化させられる。 In the routine described above, the surge tank temperature of the intake pipe model M1 is identified, but the intake port heat transfer coefficient can also be identified instead of the surge tank temperature. In that case, in step S209, based on a known relationship between the direction of change in the intake port heat transfer coefficient of the intake pipe model M1 and the direction of change in the calculated value of the intake air amount, the actually measured value and the calculated value of the intake air amount are calculated. The intake port heat transfer coefficient of the intake pipe model M1 is changed in a direction to reduce the deviation.
その他.
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、図4に示すルーチンでは吸気管モデルM1の吸気管長の同定の後に吸気管径の同定を行っているが、その順序は逆でもよい。排気管モデルM5についても同様であり、排気管径の同定の後に排気管長の同定を行ってもよい。
Others.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the routine shown in FIG. 4, the intake pipe diameter is identified after the identification of the intake pipe length of the intake pipe model M1, but the order may be reversed. The same applies to the exhaust pipe model M5, and the exhaust pipe length may be identified after the exhaust pipe diameter is identified.
また、上述の実施の形態1では圧力波のピークに着目して管長及び管径の同定を行っているが、圧力波の計算値を実測値に適合させることができる方法であれば、管長及び管径の同定方法には限定は無い。 In the first embodiment, the pipe length and the pipe diameter are identified by paying attention to the peak of the pressure wave. However, as long as the calculated value of the pressure wave can be adapted to the actual measurement value, the pipe length and There is no limitation on the tube diameter identification method.
1 吸気管
2 温度センサ
3 圧力センサ
4 燃焼室
5 吸気弁
6 排気弁
7 排気管
8 圧力センサ
9 ECU
10 メモリ
11 流量センサ
DESCRIPTION OF
10
Claims (17)
前記物理モデルを用いて前記内燃機関の吸気に関係する特定状態量を計算する計算手段と、
センサを用いて前記特定状態量を実測する実測手段と、
前記特定状態量の計算値と実測値との比較結果に基づいて前記物理モデルの物理パラメータを同定する同定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。 In an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that estimates an intake air amount into a cylinder by a calculation using a physical model,
Calculation means for calculating a specific state quantity related to intake of the internal combustion engine using the physical model;
Actual measurement means for actually measuring the specific state quantity using a sensor;
Identification means for identifying physical parameters of the physical model based on a comparison result between the calculated value and the actual measurement value of the specific state quantity;
An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, comprising:
前記計算手段は前記吸気管モデルを用いて前記特定状態量を計算し、
前記同定手段は前記吸気管モデルの物理パラメータを同定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 The physical model includes an intake pipe model,
The calculation means calculates the specific state quantity using the intake pipe model,
2. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the identification means identifies a physical parameter of the intake pipe model.
前記同定手段は、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいて前記吸気管径又は吸気管長を同定することを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 The intake pipe model physical parameters include at least the intake pipe diameter or the intake pipe length,
8. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the identification unit identifies the intake pipe diameter or the intake pipe length based on a comparison result between a calculated value and an actual measurement value of the intake air amount. .
前記同定手段は、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいて前記サージタンク温度を同定することを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 The physical parameters of the intake pipe model include surge tank temperature,
8. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the identification unit identifies the surge tank temperature based on a comparison result between a calculated value and an actual measurement value of the intake air amount.
前記同定手段は、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいて前記吸気ポート熱伝達率を同定することを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 The intake pipe heat transfer coefficient is included in the physical parameters of the intake pipe model,
8. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the identifying means identifies the intake port heat transfer coefficient based on a comparison result between a calculated value and an actual measurement value of the intake air amount.
前記計算手段は前記排気管モデルを用いて前記特定状態量を計算し、
前記同定手段は前記排気管モデルの物理パラメータを同定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 The physical model includes an exhaust pipe model;
The calculation means calculates the specific state quantity using the exhaust pipe model,
2. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the identification means identifies a physical parameter of the exhaust pipe model.
前記同定手段は、吸入空気量の計算値と実測値との比較結果に基づいて前記排気管径又は排気管長を同定することを特徴とする請求項16に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 The exhaust pipe model physical parameters include at least the exhaust pipe diameter or the exhaust pipe length,
17. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 16, wherein the identifying means identifies the exhaust pipe diameter or the exhaust pipe length based on a comparison result between a calculated value and an actual measurement value of the intake air amount. .
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