JP2023070923A

JP2023070923A - Engine state estimation device

Info

Publication number: JP2023070923A
Application number: JP2021183388A
Authority: JP
Inventors: 祐一郎砂川; Yuichiro Sunakawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2023-05-22

Abstract

To suppress continuation of combustion failure of an engine.SOLUTION: An engine state estimation device is mounted on an engine device together with an engine that has a throttle valve arranged in an intake pipe, and estimates an intake air quantity of the engine from the pressure of the intake pipe. The engine state estimation device estimates a cylinder flow-in air quantity passing through a throttle valve from the opening thereof, sets an upper limit value of the intake air quantity by using an upper limit coefficient based on the estimated cylinder flow-in air quantity and an engine revolution speed, and estimates the intake air quantity to be the smaller of a provisional intake air quantity based on the pressure of the intake pipe and the set upper limit value.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、エンジンの状態推定装置に関し、詳しくは、スロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載されるエンジンの状態推定装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an engine state estimating device, and more particularly to an engine state estimating device mounted on an engine device together with an engine having a throttle valve.

従来、この種のエンジンの状態推定装置としては、吸気管に配置されたスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンを始動してから第１所定時間が経過するまでは、吸気管内の圧力（インマニ圧）からエンジンの吸入空気量を推定（算出）し、エンジンを始動してから第２所定時間が経過した後は、吸入空気量センサによって検出される吸入空気量からカルマンフィルタ演算により吸入空気量を推定する。カルマンフィルタ演算により吸入空気量の推定が困難な期間であるエンジンを始動してから第１所定時間が経過するまでは、吸気管内の圧力（インマニ圧）からエンジンの吸入空気量を推定（算出）するから、より適正に吸入空気量を推定できるとしている。 Conventionally, as this type of engine state estimation device, there has been proposed one that is mounted on an engine device together with an engine having a throttle valve arranged in an intake pipe (see, for example, Patent Document 1). In this device, the intake air amount of the engine is estimated (calculated) from the pressure in the intake pipe (intake manifold pressure) until a first predetermined time elapses after the engine is started, and after the engine is started, a second predetermined time is calculated. After the time has elapsed, the intake air amount is estimated by Kalman filter calculation from the intake air amount detected by the intake air amount sensor. The intake air amount of the engine is estimated (calculated) from the pressure in the intake pipe (intake manifold pressure) until the first predetermined time elapses after the engine is started, during which it is difficult to estimate the intake air amount by the Kalman filter calculation. Therefore, the amount of intake air can be estimated more appropriately.

特開２０１８－１７３０６７号公報JP 2018-173067 A

上述のエンジンの状態推定装置では、エンジンに一時的に失火などの燃焼不良が発生すると、噴射された燃料が爆発しないかまたは爆発が不十分となることから、適正な燃焼が行なわれているときに比して、筒内の圧力が低くなる。この状態で排気バルブが開くと、排気管側から筒内に空気が流入し、筒内の圧力が高くなる。その後、吸気バルブが開いたときに、筒内から吸気管に空気が流れてしまい、筒内に吸入される空気量は少なくなってしまう。したがって、燃焼不良が発生しているときに、燃焼不良が発生していないときと同一の手法で吸入空気量を推定すると、推定した吸入空気量が実際の吸入空気量より過剰となり、燃料噴射制御で過剰な燃料が噴射されてリッチな状態となり、エンジンの燃焼不良が更に継続する場合がある。 In the engine state estimating device described above, if combustion failure such as a temporary misfire occurs in the engine, the injected fuel will not explode or the explosion will be insufficient. The pressure inside the cylinder is lower than that of When the exhaust valve opens in this state, air flows into the cylinder from the exhaust pipe side and the pressure inside the cylinder increases. After that, when the intake valve opens, air flows from the cylinder into the intake pipe, and the amount of air taken into the cylinder decreases. Therefore, if the intake air amount is estimated by the same method as when combustion failure does not occur when combustion failure occurs, the estimated intake air amount will be excessive compared to the actual intake air amount, resulting in fuel injection control. Excessive fuel is injected at , resulting in a rich condition, and the engine may continue to suffer from poor combustion.

本発明のエンジンの状態推定装置は、エンジンの燃焼不良の継続を抑制することを主目的とする。 The main object of the engine state estimation device of the present invention is to suppress the continuation of poor combustion of the engine.

本発明のエンジンの状態推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The engine state estimating apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the above main object.

本発明のエンジンの状態推定装置は、
吸気管に配置されたスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載され、前記吸気管の圧力から前記エンジンの吸入空気量を推定するエンジンの状態推定装置であって、
前記スロットルバルブの開度から通過する筒内流入空気量を推定し、推定した前記筒内流入空気量と、前記エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、前記吸入空気量の上限値を設定し、
前記吸気管の圧力に基づく仮吸入空気量と、設定した前記上限値と、のうち小さいほうの値を、前記吸入空気量と推定する
ことを要旨とする。 The engine state estimation device of the present invention includes:
An engine state estimating device mounted on an engine device together with an engine having a throttle valve arranged in an intake pipe, and estimating an intake air amount of the engine from the pressure of the intake pipe,
estimating the amount of air passing through the cylinder from the opening of the throttle valve, and using the estimated amount of air flowing into the cylinder and an upper limit coefficient based on the rotational speed of the engine, the upper limit value of the intake air amount; and set
The intake air amount is estimated to be the smaller one of the temporary intake air amount based on the intake pipe pressure and the set upper limit value.

この本発明のエンジンの状態推定装置では、スロットルバルブの開度から通過する筒内流入空気量を推定し、推定した筒内流入空気量と、エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、吸入空気量の上限値を設定し、吸気管の圧力に基づいて仮吸入空気量と、設定した前記上限値と、のうち小さいほうの値を吸入空気量と推定する。燃焼不良が生じたときに、次の吸気行程で筒内から吸気管へ流入する空気量は、エンジンの回転数に応じて異なる。したがって、推定したスロットル通過空気量と、エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、吸入空気量の上限値を設定し、吸気管の圧力に基づいて仮吸入空気量と、設定した前記上限値と、のうち小さいほうの値を吸入空気量と推定することにより、燃焼不良が発生したときに、吸入空気量が過剰に推定されることを抑制でき、エンジンの燃焼不良の継続を抑制できる。 In the engine state estimating device of the present invention, the amount of inflow air passing through the cylinder is estimated from the opening of the throttle valve, and the estimated amount of inflow air into the cylinder and the upper limit coefficient based on the engine speed are used to , an upper limit value for the amount of intake air is set, and the intake air amount is estimated to be the smaller one of the provisional intake air amount and the set upper limit value based on the pressure in the intake pipe. When combustion failure occurs, the amount of air that flows from the cylinder into the intake pipe in the next intake stroke varies depending on the engine speed. Therefore, the upper limit of the intake air amount is set using the estimated throttle passing air amount and the upper limit coefficient based on the engine speed, and the tentative intake air amount is set based on the intake pipe pressure. By estimating the smaller of the upper limit value and the intake air amount, it is possible to suppress excessive estimation of the intake air amount when combustion failure occurs, thereby suppressing continuation of engine combustion failure. can.

こうした本発明のエンジンの状態推定装置において、推定した前記筒内流入空気量に値１より大きい前記上限係数を乗じたものを前記上限値としてもよい。この場合、前記上限係数は、前記エンジンの回転数が所定回転数以上のときには、所定回転数未満のときに比して高く設定してもよい。燃焼不良が生じたときに、次の吸気行程で筒内から吸気管へ流入する空気量は、エンジンの回転数が高いときには低いときに比して大きくなる。そのため、エンジンの回転数が所定回転数以上のときには、所定回転数未満のときに比して高く設定することにより、より適正に上限値を設定できる。 In the engine state estimating apparatus of the present invention, the upper limit value may be obtained by multiplying the estimated cylinder inflow air amount by the upper limit coefficient larger than 1. In this case, the upper limit coefficient may be set higher when the number of revolutions of the engine is equal to or higher than a predetermined number of revolutions, compared to when the number of revolutions of the engine is less than the predetermined number of revolutions. When combustion failure occurs, the amount of air that flows from the cylinder into the intake pipe in the next intake stroke is greater when the engine speed is high compared to when the engine speed is low. Therefore, when the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed, the upper limit value can be set more appropriately by setting it higher than when the engine speed is less than the predetermined speed.

また、本発明のエンジンの状態推定装置において、前記エンジンは、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも上流側に配置されたコンプレッサを有する過給機を備え、前記スロットルバルブの開度から前記吸入空気量を推定する第１推定処理と、前記過給機による過給を実行中且つ減速によりスロットルバルブを閉じているときに前記吸気管の圧力から前記吸入空気量を推定する第２推定処理と、を実行し、前記第１推定処理から前記第２推定処理に移行する場合において、前記上限値が前記スロットルバルブの開度から推定される前記吸入空気量より小さいときには、前記上限値を前記スロットルバルブの開度から推定される吸入空気量から徐々に変化させ、前記第２推定処理から前記第１推定処理に移行する場合において、前記上限値が前記スロットルバルブの開度から推定される吸入空気量より小さいときには、前記上限値を前記スロットルバルブの開度から推定される吸入空気量に向けて徐々に変化させてもよい。こうすれば、吸入空気量の急変を抑制できる。 Further, in the engine state estimating device of the present invention, the engine includes a supercharger having a compressor disposed upstream of the throttle valve in the intake pipe, and the opening of the throttle valve determines the intake air pressure. a first estimation process for estimating the intake air amount; a second estimation process for estimating the intake air amount from the pressure in the intake pipe when supercharging by the supercharger is being executed and the throttle valve is closed due to deceleration; is executed, and in the case of shifting from the first estimation process to the second estimation process, when the upper limit value is smaller than the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve, the upper limit value is set to the throttle valve When the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve is gradually changed and the second estimation process is shifted to the first estimation process, the upper limit value is the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve When smaller, the upper limit value may be gradually changed toward the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve. In this way, sudden changes in the amount of intake air can be suppressed.

本発明の一実施例としての状態推定装置を備えるエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an engine system 10 including a state estimation device as one embodiment of the present invention; FIG. エンジン装置１０の電子制御ユニット７０に入出力される信号の一例を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an example of signals input to and output from an electronic control unit 70 of the engine device 10; FIG. エアモデルの一例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of an air model. 流量係数推定用マップの一例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of a flow coefficient estimation map. 開口断面積推定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for opening cross-sectional area estimation. 関数Φ（Ｐｍ／Ｐａ）を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a function Φ(Pm/Pa); スロットルモデルＭ１０についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a throttle model M10; FIG. 吸気管モデルＭ２０についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an intake pipe model M20; 吸気バルブモデルＭ３０についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an intake valve model M30; 筒内流入空気量ｍｃｉおよび筒内充填空気量ｍｃｆについての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an in-cylinder air amount mci and an in-cylinder charged air amount mcf; 上限負荷率設定処理の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of an upper limit load factor setting process. マップＭａｐの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of map Map.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図１は、本発明の一実施例としてのエンジンの状態推定装置を備えるエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン装置１０の電子制御ユニット７０に入出力される信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置１０は、図１や図２に示すように、エンジン１２と電子制御ユニット７０とを備える。このエンジン装置１０は、エンジン１２からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン１２に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両などに搭載される。実施例の状態推定装置としては、電子制御ユニット７０が該当する。 FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an engine system 10 equipped with an engine state estimating device as one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a signal; The engine device 10 of the embodiment includes an engine 12 and an electronic control unit 70, as shown in FIGS. The engine device 10 is mounted on a general vehicle that runs using the power from the engine 12, various hybrid vehicles that include a motor in addition to the engine 12, and the like. The electronic control unit 70 corresponds to the state estimation device of the embodiment.

エンジン１２は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張、排気の４行程により動力を出力する４気筒の内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してスロットルバルブ２６、サージタンク２７の順に通過させると共に吸気管２３のサージタンク２７よりも下流側で燃料噴射弁２８から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。以下、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側の部分を「スロットル上流部２３ｕ」といい、スロットルバルブ２６よりも下流側の部分を「スロットル下流部２３ｄ」という。そして、この混合気を吸気バルブ２９を介して燃焼室３０に吸入し、点火プラグ３１による電気火花により爆発燃焼させて、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。燃焼室３０から排気バルブ３３を介して排気管３５に排出される排気は、浄化装置３７，３８を介して外気に排出されると共に排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置」という）４０を介して吸気管２３のサージタンク２７に供給（還流）される。 The engine 12 is configured as a four-cylinder internal combustion engine that uses fuel such as gasoline or light oil to output power through four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust. The engine 12 sucks air cleaned by an air cleaner 22 into an intake pipe 23 and passes it through a throttle valve 26 and a surge tank 27 in that order. to mix air and fuel. Hereinafter, the portion of the intake pipe 23 on the upstream side of the throttle valve 26 will be referred to as a "throttle upstream portion 23u", and the portion of the intake pipe 23 on the downstream side of the throttle valve 26 will be referred to as a "throttle downstream portion 23d". Then, this air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 30 through the intake valve 29 and is explosively burned by an electric spark from the spark plug 31. The reciprocating motion of the piston 32 pushed down by the energy of the explosive combustion causes the rotary motion of the crankshaft 14. Convert to Exhaust gas discharged from the combustion chamber 30 to an exhaust pipe 35 through an exhaust valve 33 is discharged to the outside air through purifiers 37 and 38 and passes through an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as an "EGR (Exhaust Gas Recirculation) device"). ) 40 is supplied (circulated) to the surge tank 27 of the intake pipe 23 .

浄化装置３７，３８は、それぞれ、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）３７ａ，３８ａを有する。ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ管４２とＥＧＲバルブ４４とを備える。ＥＧＲ管４２は、排気管３５の浄化装置３７と浄化装置３８との間と吸気管２３のサージタンク２７とを連絡する。ＥＧＲバルブ４４は、ＥＧＲ管４２に設けられ、電子制御ユニット７０により制御される。このＥＧＲ装置４０では、ＥＧＲバルブ４４の開度の調節により、排気管３５の排気の還流量が調節されて吸気管２３に還流する。エンジン１２は、このようにして空気と排気と燃料との混合気を燃焼室３０に吸引することができる。 Purifiers 37 and 38 respectively have catalysts (three-way catalysts) 37a and 38a that purify harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). The EGR device 40 has an EGR pipe 42 and an EGR valve 44 . The EGR pipe 42 communicates between the purification device 37 and the purification device 38 of the exhaust pipe 35 and the surge tank 27 of the intake pipe 23 . The EGR valve 44 is provided on the EGR pipe 42 and controlled by the electronic control unit 70 . In this EGR device 40 , the amount of exhaust gas recirculated through the exhaust pipe 35 is adjusted by adjusting the opening of the EGR valve 44 , and the exhaust gas is recirculated to the intake pipe 23 . Engine 12 can draw a mixture of air, exhaust, and fuel into combustion chamber 30 in this manner.

また、エンジン１２は、可変バルブタイミング装置３４を更に備える。可変バルブタイミング装置３４は、吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングをそれぞれ連続的に変更可能に構成されている。 The engine 12 also includes a variable valve timing device 34 . The variable valve timing device 34 is configured such that the opening/closing timings of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 can be changed continuously.

過給機５０は、ターボチャージャとして構成されており、タービン５１と、コンプレッサ５２と、ウェイストゲートバルブ５４と、ブローオフバルブ５５とを備える。タービン５１は、排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に配置されている。コンプレッサ５２は、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に配置されており、タービン５１に回転軸５３を介して連結されている。ウェイストゲートバルブ５４は、排気管３５のタービン５１よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管３６に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。ブローオフバルブ５５は、吸気管２３のコンプレッサ５２よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管２４に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。 The supercharger 50 is configured as a turbocharger and includes a turbine 51 , a compressor 52 , a wastegate valve 54 and a blow-off valve 55 . The turbine 51 is arranged upstream of the purification device 37 of the exhaust pipe 35 . The compressor 52 is arranged upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23 and is connected to the turbine 51 via a rotating shaft 53 . The wastegate valve 54 is provided in the bypass pipe 36 that connects the upstream side and the downstream side of the exhaust pipe 35 with respect to the turbine 51 and is controlled by the electronic control unit 70 . The blow-off valve 55 is provided in the bypass pipe 24 that connects the upstream side and the downstream side of the compressor 52 of the intake pipe 23 and is controlled by the electronic control unit 70 .

この過給機５０では、ウェイストゲートバルブ５４の開度の調節により、バイパス管３６を流通する排気量とタービン５１を流通する排気量との配分比が調節され、タービン５１の回転駆動力が調節され、コンプレッサ５２による圧縮空気量が調節され、エンジン１２の過給圧（吸気圧）が調節される。なお、エンジン１２は、ウェイストゲートバルブ５４が全開のときには、過給機５０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。 In the turbocharger 50, the opening of the wastegate valve 54 is adjusted to adjust the distribution ratio between the amount of exhaust gas flowing through the bypass pipe 36 and the amount of exhaust gas flowing through the turbine 51, thereby adjusting the rotational driving force of the turbine 51. , the amount of air compressed by the compressor 52 is adjusted, and the boost pressure (intake pressure) of the engine 12 is adjusted. When the wastegate valve 54 is fully open, the engine 12 can operate like a naturally aspirated engine without the supercharger 50 .

また、過給機５０では、吸気管２３のコンプレッサ５２よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ５５の開弁により、コンプレッサ５２よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ５５は、電子制御ユニット７０により制御されるバルブに代えて、吸気管２３のコンプレッサ５２よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁が用いられるものとしてもよい。 Further, in the turbocharger 50, when the pressure downstream of the compressor 52 in the intake pipe 23 is higher than the pressure upstream to some extent, the excess pressure downstream of the compressor 52 is released by opening the blow-off valve 55. can be released. Instead of the valve controlled by the electronic control unit 70, the blow-off valve 55 is a check valve that opens when the pressure on the downstream side of the compressor 52 in the intake pipe 23 becomes higher than the pressure on the upstream side to some extent. It may be

インタークーラ２５は、吸気管２３のコンプレッサ５２とスロットルバルブ２６との間に配置されている。このインタークーラ２５は、コンプレッサ５２により圧縮された空気と図示しない冷却装置の冷却水との熱交換を行なう。 The intercooler 25 is arranged between the compressor 52 of the intake pipe 23 and the throttle valve 26 . The intercooler 25 exchanges heat between air compressed by the compressor 52 and cooling water of a cooling device (not shown).

電子制御ユニット７０は、図２に示すように、ＣＰＵ７１やＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、フラッシュメモリ７４、入出力ポートを有するマイクロコンピュータを備える。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、エンジン１２のクランクシャフト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒや、エンジン１２の冷却水の温度を検出する水温センサ１５からの冷却水温Ｔｗ、スロットルバルブ２６のポジション（開度）を検出するスロットルポジションセンサ２６ａからのスロットル開度θｔを挙げることができる。吸気バルブ２９を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１６からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気温センサ２３ｔからの吸気温Ｔａ、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐａも挙げることができる。サージタンク２７に取り付けられた圧力センサ２７ａからの吸気管２３のスロットル下流部２３ｄの気体の圧力である第１下流部圧Ｐｓや、サージタンク２７に取り付けられた温度センサ２７ｔからの吸気管２３のスロットル下流部２３ｄの空気の温度である下流部温Ｔｓも挙げることができる。排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３９ａからのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３５の浄化装置３７と浄化装置３８との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ３９ｂからのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。ＥＧＲバルブ４４の開度を検出する開度センサ４５からのＥＧＲバルブ４４の開度θｅｇｒも挙げることができる。吸気管２３のコンプレッサ５２とインタークーラ２５との間に取り付けられた過給圧センサ２３ｃからの過給圧Ｐｃを挙げることができる。 The electronic control unit 70 includes a microcomputer having a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, a flash memory 74, and an input/output port, as shown in FIG. Signals from various sensors are input to the electronic control unit 70 through input ports. Signals input to the electronic control unit 70 include, for example, the crank angle θcr from the crank position sensor 14a that detects the rotational position of the crankshaft 14 of the engine 12, and the water temperature sensor 15 that detects the temperature of the cooling water of the engine 12. The cooling water temperature Tw from the throttle valve 26 and the throttle opening θt from the throttle position sensor 26a that detects the position (opening) of the throttle valve 26 can be mentioned. The cam angles θci and θco from the cam position sensor 16 that detects the rotational position of the intake camshaft that opens and closes the intake valve 29 and the rotational position of the exhaust camshaft that opens and closes the exhaust valve 33 can also be used. An intake air amount Qa from an air flow meter 23a installed upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23, and an intake air temperature Ta from an intake temperature sensor 23t installed upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23. , an intake pressure Pa from an intake pressure sensor 23b installed upstream of the throttle valve 26 in the intake pipe 23. A first downstream pressure Ps, which is the pressure of the gas in the throttle downstream portion 23d of the intake pipe 23, from a pressure sensor 27a attached to the surge tank 27, and a temperature sensor 27t attached to the surge tank 27, from which the pressure of the intake pipe 23 is detected. A downstream portion temperature Ts, which is the temperature of the air in the throttle downstream portion 23d, can also be mentioned. A front air-fuel ratio AF1 from a front air-fuel ratio sensor 39a installed upstream of the purification device 37 of the exhaust pipe 35, and a rear air-fuel ratio sensor installed between the purification device 37 and the purification device 38 of the exhaust pipe 35. The rear air/fuel ratio AF2 from 39b can also be mentioned. The opening degree θegr of the EGR valve 44 from the opening sensor 45 that detects the opening degree of the EGR valve 44 can also be mentioned. A supercharging pressure Pc from a supercharging pressure sensor 23c attached between the compressor 52 of the intake pipe 23 and the intercooler 25 can be mentioned.

電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、エンジン１２のスロットルバルブ２６への制御信号や、燃料噴射弁２８への制御信号、点火プラグ３１への制御信号、可変バルブタイミング装置３４への制御信号を挙げることができる。ＥＧＲバルブ４４への制御信号も挙げることができる。ウェイストゲートバルブ５４への制御信号や、ブローオフバルブ５５への制御信号を挙げることができる。 Various control signals are output from the electronic control unit 70 through the output port. The signals output from the electronic control unit 70 include, for example, a control signal to the throttle valve 26 of the engine 12, a control signal to the fuel injection valve 28, a control signal to the spark plug 31, and a control signal to the variable valve timing device 34. Control signals can be mentioned. A control signal to the EGR valve 44 may also be mentioned. A control signal to the wastegate valve 54 and a control signal to the blow-off valve 55 can be mentioned.

電子制御ユニット７０は、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに基づいて、エンジン１２の回転数Ｎｅを演算する。また、電子制御ユニット７０は、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて、負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを演算する。更に、電子制御ユニット７０は、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１６からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θｃｉ，θｃｏの角度（θｃｉ－θｃｒ），（θｃｏ－θｃｒ）に基づいて、吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏを演算する。 The electronic control unit 70 calculates the rotational speed Ne of the engine 12 based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. In addition, the electronic control unit 70 determines the load factor (actually inhaled in one cycle with respect to the stroke volume per cycle of the engine 12) based on the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the rotation speed Ne of the engine 12. Air volume ratio) KL is calculated. Further, the electronic control unit 70 detects the cam angles θci and θco of the intake camshaft and the exhaust camshaft from the cam position sensor 16 with respect to the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a (θci−θcr), ( The opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 are calculated based on .theta.co-.theta.cr).

こうして構成された実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置１０では、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７１は、エンジン１２の要求負荷率ＫＬ＊に基づいて、エンジン１２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、可変バルブタイミング制御）やＥＧＲ制御、過給制御を行なう。吸入空気量制御については後述する。燃料噴射制御では、燃料噴射弁２８からの燃料噴射量を制御する。点火制御では、点火プラグ３１の点火時期を制御する。可変バルブタイミング制御では、可変バルブタイミング装置３４により吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングを制御する。ＥＧＲ制御では、ＥＧＲバルブ４４の開度を制御する。過給制御では、ウェイストゲートバルブ５４の開度を制御する。 In the engine apparatus 10 equipped with the engine state estimating apparatus of the embodiment configured as described above, the CPU 71 of the electronic control unit 70 controls the operation of the engine 12 (intake air amount control) based on the required load factor KL* of the engine 12. , fuel injection control, ignition control, variable valve timing control), EGR control, and supercharging control. The intake air amount control will be described later. In fuel injection control, the amount of fuel injected from the fuel injection valve 28 is controlled. In ignition control, the ignition timing of the spark plug 31 is controlled. In the variable valve timing control, the variable valve timing device 34 controls the opening/closing timings of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 . The EGR control controls the opening of the EGR valve 44 . In supercharging control, the opening of the waste gate valve 54 is controlled.

次に、実施例のエンジン装置１０における吸入空気量制御について説明する。吸入空気量制御は、負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを上限負荷率ＫＬｍａｘで上限ガードしたものを制御用負荷率ＫＬｅｘｅに設定し（負荷率ＫＬと上限負荷率ＫＬｍａｘのうち小さいほうの値を制御用負荷率ＫＬｅｘｅに設定し）、制御用負荷率ＫＬｅｘｅが要求負荷率ＫＬ＊となるようにスロットルバルブ２６の開度を調整する。負荷率ＫＬは、基本的には、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて演算される。しかし、過給機５０が過給を行なっている状態で減速によりスロットル開度θｔが値０になっているときは、過給による残圧の影響でエアフローメータ２３ａによる検出値の精度が悪くなり、負荷率ＫＬの精度が悪くなる。そのため、過給機５０が過給を行なっている状態で減速によりスロットル開度θｔが値０になっているときは、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧（吸気管２３内の圧力）Ｐａと負荷率設定用マップとから負荷率ＫＬを導出する。負荷率設定用マップは、エンジン１２が適正に燃焼している場合の吸気圧Ｐａと負荷率ＫＬとの関係として予め実験や解析などにより定められたマップである。上限負荷率ＫＬｍａｘは、後述するエアモデルを用いて演算される。実施例では、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとから演算する負荷率ＫＬを用いた吸入空気量制御を「ＬＪ制御」と称することがある。また、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐａと負荷率設定用マップとから導出される負荷率ＫＬを用いた吸入空気量制御を「ＤＪ制御」と称することがある。 Next, intake air amount control in the engine device 10 of the embodiment will be described. In the intake air amount control, the load factor (ratio of the volume of air actually taken in in one cycle to the stroke volume of the engine 12 per cycle) KL is guarded by the upper limit load factor KLmax, and the control load factor KLexe (the smaller of the load factor KL and the upper limit load factor KLmax is set as the control load factor KLexe), and the opening of the throttle valve 26 is adjusted so that the control load factor KLexe becomes the required load factor KL* to adjust. The load factor KL is basically calculated based on the amount of intake air Qa from the airflow meter 23a and the rotation speed Ne of the engine 12 . However, when the throttle opening θt is 0 due to deceleration while the turbocharger 50 is performing supercharging, the residual pressure due to supercharging deteriorates the accuracy of the value detected by the air flow meter 23a. , the accuracy of the load factor KL deteriorates. Therefore, when the throttle opening θt is 0 due to deceleration while the turbocharger 50 is performing supercharging, the intake pressure sensor 23b installed upstream of the throttle valve 26 in the intake pipe 23 The load factor KL is derived from the intake pressure (pressure in the intake pipe 23) Pa from the intake and the load factor setting map. The load factor setting map is a map determined in advance through experiments, analysis, or the like as the relationship between the intake pressure Pa and the load factor KL when the engine 12 is properly combusted. The upper limit load factor KLmax is calculated using an air model, which will be described later. In the embodiment, the intake air amount control using the load factor KL calculated from the intake air amount Qa from the airflow meter 23a and the rotation speed Ne of the engine 12 may be referred to as "LJ control". Further, the intake air amount control using the load factor KL derived from the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b attached to the upstream side of the throttle valve 26 of the intake pipe 23 and the load factor setting map is performed by "DJ sometimes referred to as "control".

ここで、エアモデルについて説明する。実施例のエンジン装置１０では、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７１は、図３のエアモデルを用いて、スロットル通過空気量ｍｔや第２下流部圧Ｐｍ、下流部温Ｔｍ、筒内流入空気量ｍｃｉ、下流部体積Ｖｍ、筒内充填空気量ｍｃｆを演算する（推定する）。ここで、スロットル通過空気量ｍｔは、単位時間当たりにスロットルバルブ２６を通過する空気の流量である。第２下流部圧Ｐｍは、現在のスロットル開度θｔに応じた吸気管２３のスロットル下流部２３ｄの気体の圧力である。下流部温Ｔｍは、スロットル下流部２３ｄの空気の温度である。筒内流入空気量ｍｃｉは、単位時間当たりに燃焼室３０に流入する空気の流量（スロットル下流部２３ｄから全気筒の燃焼室３０に流入する空気の流量を平均化した値）である。下流部体積Ｖｍは、スロットル下流部２３ｄの体積である。筒内充填空気量ｍｃｆは、吸気バルブ２９が閉弁したときに燃焼室３０内に充填されている空気の量である。演算したスロットル通過空気量ｍｔや第２下流部圧Ｐｍ、下流部温Ｔｍ、筒内流入空気量ｍｃｉ、下流部体積Ｖｍ、筒内充填空気量ｍｃｆのうち、筒内充填空気量ｍｃｆは、エンジン１２の吸入空気量制御に用いられる。 Here, the air model will be explained. In the engine system 10 of the embodiment, the CPU 71 of the electronic control unit 70 uses the air model of FIG. A partial volume Vm and an in-cylinder charged air amount mcf are calculated (estimated). Here, the throttle passing air amount mt is the flow rate of air passing through the throttle valve 26 per unit time. The second downstream pressure Pm is the gas pressure in the throttle downstream portion 23d of the intake pipe 23 corresponding to the current throttle opening θt. The downstream portion temperature Tm is the temperature of the air in the throttle downstream portion 23d. The cylinder inflow air amount mci is the flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 per unit time (value obtained by averaging the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle). The downstream portion volume Vm is the volume of the throttle downstream portion 23d. The in-cylinder charged air amount mcf is the amount of air charged in the combustion chamber 30 when the intake valve 29 is closed. Of the calculated throttle passing air amount mt, second downstream pressure Pm, downstream temperature Tm, cylinder inflow air amount mci, downstream portion volume Vm, and cylinder charged air amount mcf, the cylinder charged air amount mcf is 12 is used for intake air amount control.

図３のエアモデルは、スロットルモデルＭ１０と、吸気管モデルＭ２０と、吸気バルブモデルＭ３０と、を有する。スロットルモデルＭ１０には、スロットル開度θｔや吸気温Ｔａ、吸気圧Ｐａ、第２下流部圧Ｐｍが入力される。スロットル開度θｔは、スロットルポジションセンサ２６ａにより検出された値が入力される。吸気温Ｔａは、吸気温センサ２３ｔにより検出された値が入力される。吸気圧Ｐａは、吸気圧センサ２３ｂにより検出された値が入力される。第２下流部圧Ｐｍは、吸気管モデルＭ２０により演算された値が入力される。スロットルモデルＭ１０は、スロットル開度θｔや吸気温Ｔａ、吸気圧Ｐａ、第２下流部圧ＰｍをスロットルモデルＭ１０のモデル式に代入してスロットル通過空気量ｍｔを演算し、演算したスロットル通過空気量ｍｔを吸気管モデルＭ２０に出力する。 The air model in FIG. 3 has a throttle model M10, an intake pipe model M20, and an intake valve model M30. The throttle opening θt, the intake air temperature Ta, the intake pressure Pa, and the second downstream pressure Pm are input to the throttle model M10. A value detected by the throttle position sensor 26a is input as the throttle opening θt. A value detected by the intake air temperature sensor 23t is input as the intake air temperature Ta. A value detected by the intake pressure sensor 23b is input as the intake pressure Pa. A value calculated by the intake pipe model M20 is input as the second downstream pressure Pm. The throttle model M10 substitutes the throttle opening θt, the intake air temperature Ta, the intake pressure Pa, and the second downstream pressure Pm into the model formula of the throttle model M10 to calculate the throttle passing air amount mt, and calculates the calculated throttle passing air amount. mt is output to the intake pipe model M20.

吸気管モデルＭ２０には、吸気温Ｔａやスロットル通過空気量ｍｔ、筒内流入空気量ｍｃｉ、下流部体積Ｖｍが入力される。吸気温Ｔａは、吸気温センサ２３ｔにより検出された値が入力される。スロットル通過空気量ｍｔは、スロットルモデルＭ１０により演算され値が入力される。筒内流入空気量ｍｃｉは、吸気バルブモデルＭ３０により演算された値が入力される。下流部体積Ｖｍは、下流部体積ベース値Ｖｍ０が入力される。下流部体積ベース値Ｖｍ０は、スロットル下流部２３ｄの体積のベース値（例えば、エンジン装置１０の製造完了時の値）として予め定められた値である。吸気管モデルＭ２０は、吸気温Ｔａやスロットル通過空気量ｍｔ、筒内流入空気量ｍｃｉ、下流部体積Ｖｍを吸気管モデルＭ２０のモデル式に代入して第２下流部圧Ｐｍおよび下流部温Ｔｍを演算し、演算した第２下流部圧ＰｍをスロットルモデルＭ１０および吸気バルブモデルＭ３０に出力すると共に、演算した下流部温Ｔｍを吸気バルブモデルＭ３０に出力する。 The intake air temperature Ta, the amount of air passing through the throttle mt, the amount of air flowing into the cylinder mci, and the downstream volume Vm are input to the intake pipe model M20. A value detected by the intake air temperature sensor 23t is input as the intake air temperature Ta. The throttle passing air amount mt is calculated by the throttle model M10 and inputted. A value calculated by the intake valve model M30 is input as the in-cylinder air amount mci. A downstream volume base value Vm0 is input as the downstream volume Vm. The downstream portion volume base value Vm0 is a value predetermined as a base value of the volume of the throttle downstream portion 23d (for example, a value at the time of completion of manufacture of the engine device 10). The intake pipe model M20 substitutes the intake air temperature Ta, the amount of air passing through the throttle mt, the amount of air flowing into the cylinder mci, and the downstream volume Vm into the model formula of the intake pipe model M20 to obtain the second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm. is calculated, and the calculated second downstream pressure Pm is output to the throttle model M10 and the intake valve model M30, and the calculated downstream temperature Tm is output to the intake valve model M30.

吸気バルブモデルＭ３０には、吸気温Ｔａや回転数Ｎｅ、吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏ、第２下流部圧Ｐｍ、下流部温Ｔｍが入力される。吸気温Ｔａは、吸気温センサ２３ｔにより検出された値が入力される。回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１６からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θｃｉ，θｃｏの角度（θｃｉ－θｃｒ），（θｃｏ－θｃｒ）に基づいて演算された値が入力される。第２下流部圧Ｐｍおよび下流部温Ｔｍは、吸気管モデルＭ２０により演算された値が入力される。吸気バルブモデルＭ３０は、吸気温Ｔａや回転数Ｎｅ、吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏ、第２下流部圧Ｐｍ、下流部温Ｔｍを吸気バルブモデルＭ３０のモデル式に代入して筒内流入空気量ｍｃｉを演算し、これを筒内充填空気量ｍｃｆに変換して出力すると共に吸気管モデルＭ２０に出力する。 The intake valve model M30 receives the intake air temperature Ta, the rotation speed Ne, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm. A value detected by the intake air temperature sensor 23t is input as the intake air temperature Ta. A value calculated based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a is input as the rotational speed Ne. The opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 are the angles of the cam angles θci and θco of the intake camshaft and the exhaust camshaft from the cam position sensor 16 with respect to the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. Values calculated based on (θci-θcr) and (θco-θcr) are input. The values calculated by the intake pipe model M20 are input as the second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm. The intake valve model M30 substitutes the intake air temperature Ta, the rotation speed Ne, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm into the model formula of the intake valve model M30. It calculates the in-cylinder air amount mci, converts it into the cylinder charged air amount mcf, and outputs it to the intake pipe model M20.

スロットルモデルＭ１０、吸気管モデルＭ２０、吸気バルブモデルＭ３０の詳細について順に説明する。最初に、スロットルモデルＭ１０の詳細について説明する。スロットルモデルＭ１０は、式（１）に示すように、スロットル開度θｔと吸気温Ｔａと吸気圧Ｐａと第２下流部圧Ｐｍとを用いてスロットル通過空気量ｍｔを演算する。 Details of the throttle model M10, the intake pipe model M20, and the intake valve model M30 will be described in order. First, details of the throttle model M10 will be described. The throttle model M10 calculates the throttle passing air amount mt using the throttle opening θt, the intake air temperature Ta, the intake pressure Pa, and the second downstream pressure Pm, as shown in equation (1).

ここで、式（１）中、「μ（θｔ）」は、スロットルバルブ２６における流量係数である。この流量係数μ（θｔ）は、実施例では、スロットル開度θｔを流量係数推定用マップに適用して推定される。ここで、流量係数推定用マップは、スロットル開度θｔと流量係数μ（θｔ）との関係として予め実験や解析により定められ、フラッシュメモリ７４に記憶されている。図４は、流量係数推定用マップの一例を示す説明図である。流量係数μ（θｔ）は、図示するように、スロットル開度θｔが大きいほど小さくなるように設定される。 Here, in equation (1), "μ(θt)" is the flow rate coefficient at the throttle valve 26 . In the embodiment, the flow coefficient μ(θt) is estimated by applying the throttle opening θt to the flow coefficient estimation map. Here, the flow coefficient estimating map is determined in advance by experiments and analyzes as the relationship between the throttle opening θt and the flow coefficient μ(θt), and is stored in the flash memory 74 . FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a flow coefficient estimation map. As shown in the figure, the flow coefficient μ(θt) is set to decrease as the throttle opening θt increases.

式（１）中、「Ａ（θｔ）」は、スロットルバルブ２６の開口断面積である。この開口断面積Ａ（θｔ）は、実施例では、スロットル開度θｔを開口断面積推定用マップに適用して推定される。ここで、開口断面積推定用マップは、スロットル開度θｔと開口断面積Ａ（θｔ）との関係として予め実験や解析により定められ、フラッシュメモリ７４に記憶されている。図５は、開口断面積推定用マップの一例を示す説明図である。開口断面積Ａ（θｔ）は、図示するように、スロットル開度θｔが所定値θｔ１未満の領域では、スロットル開度θｔが大きいほど所定値Ａ１に向けて大きくなり、スロットル開度θｔが所定値θｔ１以上の領域では、所定値Ａ１で一定となるように設定される。なお、スロットル開度θｔと、流量係数μ（θｔ）と開口断面積Ａ（θｔ）との積としての値μ（θｔ）・Ａ（θｔ）と、の予め定められた関係にスロットル開度θｔが適用されて値μ（θｔ）・Ａ（θｔ）が推定されるものとしてもよい。 In formula (1), “A(θt)” is the opening cross-sectional area of the throttle valve 26 . In the embodiment, the opening cross-sectional area A(θt) is estimated by applying the throttle opening θt to the opening cross-sectional area estimation map. Here, the map for estimating the opening cross-sectional area is determined in advance by experiments and analysis as the relationship between the throttle opening θt and the opening cross-sectional area A(θt), and is stored in the flash memory 74 . FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an aperture cross-sectional area estimation map. As shown in the figure, when the throttle opening θt is less than the predetermined value θt1, the opening cross-sectional area A(θt) increases toward the predetermined value A1 as the throttle opening θt increases. In the region of θt1 or more, it is set to be constant at a predetermined value A1. Note that a predetermined relationship between the throttle opening θt and the value μ(θt)·A(θt) as the product of the flow coefficient μ(θt) and the opening cross-sectional area A(θt) depends on the throttle opening θt may be applied to estimate the value μ(θt)·A(θt).

式（１）中、「Ｒ」は、気体定数に関する定数である。この定数Ｒは、気体定数を１ｍｏｌ当たりの気体（空気）の質量で除した値に相当する。式（１）中、「Φ（Ｐｍ／Ｐａ）」は、式（２）および式（３）により得られる関数である。式（２）および式（３）中、「κ」は、比熱比である。この比熱比は、一定値とした。この関数Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は、図６に示すように、マップとして表わすことができる。したがって、式（２）および式（３）に代えて、図６のマップに、第２下流部圧Ｐｍと吸気圧Ｐａとを適用して、関数Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の値を求めるものとしてもよい。 In formula (1), "R" is a constant related to the gas constant. This constant R corresponds to a value obtained by dividing the gas constant by the mass of gas (air) per 1 mol. In formula (1), "Φ(Pm/Pa)" is a function obtained by formulas (2) and (3). In equations (2) and (3), "κ" is the ratio of specific heats. This specific heat ratio was set to a constant value. This function Φ(Pm/Pa) can be represented as a map as shown in FIG. Therefore, in place of the equations (2) and (3), the second downstream pressure Pm and the intake pressure Pa are applied to the map of FIG. 6 to obtain the value of the function Φ(Pm/Pa). good too.

図７は、スロットルモデルＭ１０についての説明図である。上述の式（１）～式（３）は、以下のようにして得られる。最初に、スロットル上流部２３ｕの気体の圧力を吸気圧Ｐａ、スロットル上流部２３ｕの気体の温度を吸気温Ｔａ、スロットル下流部２３ｄの気体の圧力を第２下流部圧Ｐｍとする。そして、図７のスロットルモデルＭ１０に対して質量保存則とエネルギ保存則と運動量保存則とを適用し、更に、気体の状態方程式と比熱比の方程式とマイヤーの関係式とを利用する。これにより、式（１）～式（３）が得られる。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the throttle model M10. The above formulas (1) to (3) are obtained as follows. First, let the gas pressure in the throttle upstream portion 23u be the intake pressure Pa, the gas temperature in the throttle upstream portion 23u be the intake air temperature Ta, and the gas pressure in the throttle downstream portion 23d be the second downstream portion pressure Pm. Then, the law of conservation of mass, the law of conservation of energy, and the law of conservation of momentum are applied to the throttle model M10 of FIG. 7, and the equation of state of gas, the equation of the ratio of specific heats, and the Meyer relational expression are used. Equations (1) to (3) are thus obtained.

次に、吸気管モデルＭ２０の詳細について説明する。吸気管モデルＭ２０は、式（４）および式（５）に示すように、吸気温Ｔａとスロットル通過空気量ｍｔと筒内流入空気量ｍｃｉと下流部体積Ｖｍと定数Ｒと比熱比κとを用いて第２下流部圧Ｐｍおよび下流部温Ｔｍを演算する。 Next, details of the intake pipe model M20 will be described. The intake pipe model M20, as shown in equations (4) and (5), defines the intake air temperature Ta, the throttle passing air amount mt, the cylinder inflow air amount mci, the downstream volume Vm, the constant R, and the specific heat ratio κ. are used to calculate the second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm.

図８は、吸気管モデルＭ２０についての説明図である。図８から分かるように、スロットル下流部２３ｄの総気体量（総空気量）をＭとすると、総気体量Ｍの時間変化量は、スロットル下流部２３ｄに流入する気体の流量すなわちスロットル通過空気量ｍｔと、スロットル下流部２３ｄから流出する気体の流量すなわち筒内流入空気量ｍｃｉと、の差に等しい。このため、質量保存則により、式（６）が得られる。そして、この式（６）とスロットル下流部２３ｄにおける気体の状態方程式（Ｐｍ・Ｖｍ＝Ｍ・Ｒ・Ｔｍ）とにより、式（４）が得られる。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the intake pipe model M20. As can be seen from FIG. 8, when the total amount of gas (total air amount) in the downstream portion 23d of the throttle is M, the amount of change in the total amount of gas M over time is the flow rate of the gas flowing into the downstream portion 23d of the throttle, that is, the amount of air passing through the throttle. It is equal to the difference between mt and the flow rate of gas flowing out of the throttle downstream portion 23d, that is, the cylinder inflow air amount mci. Therefore, the formula (6) is obtained by the law of conservation of mass. Equation (4) is obtained from Equation (6) and the state equation (Pm·Vm=M·R·Tm) of the gas in the throttle downstream portion 23d.

また、スロットル下流部２３ｄの気体のエネルギＭ・Ｃｖ・Ｔｍの時間変化量は、スロットル下流部２３ｄに流入する気体のエネルギと、スロットル下流部２３ｄから流出する気体のエネルギと、の差に等しい。このため、スロットル下流部２３ｄに流入する気体の温度を吸気温Ｔａ、スロットル下流部２３ｄから流出する気体の温度を下流部温Ｔｍとすると、エネルギ保存則により、式（７）が得られる。ここで、式（７）中、「Ｃｐ」は空気の定圧比熱であり、「Ｃｖ」は空気の定容比熱である、そして、この式（７）と上述の気体の状態方程式とにより、式（５）が得られる。 Also, the amount of change over time of the energy M·Cv·Tm of the gas in the throttle downstream portion 23d is equal to the difference between the energy of the gas flowing into the throttle downstream portion 23d and the energy of the gas flowing out from the throttle downstream portion 23d. Therefore, if the temperature of the gas flowing into the throttle downstream portion 23d is taken as the intake air temperature Ta, and the temperature of the gas flowing out of the throttle downstream portion 23d is taken as the downstream portion temperature Tm, Equation (7) is obtained according to the law of conservation of energy. where, in equation (7), "Cp" is the specific heat at constant pressure of air, and "Cv" is the specific heat at constant volume of air. (5) is obtained.

次に、吸気バルブモデルＭ３０の詳細について説明する。吸気バルブモデルＭ３０は、式（８）に示すように、吸気温Ｔａと第２下流部圧Ｐｍと下流部温Ｔｍとを用いて筒内流入空気量ｍｃｉを演算する。ここで、式（８）中、「ａ」および「ｂ」は、エンジン１２の回転数Ｎｅと、吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏとに基づいて定められる。 Next, the details of the intake valve model M30 will be described. The intake valve model M30 calculates the cylinder inflow air amount mci using the intake air temperature Ta, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm, as shown in equation (8). Here, "a" and "b" in equation (8) are determined based on the rotational speed Ne of the engine 12 and the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, respectively.

図９は、吸気バルブモデルＭ３０についての説明図である。一般に、筒内充填空気量ｍｃｆは、吸気バルブ２９の閉弁時に確定し、そのときの燃焼室３０内の圧力に比例する。また、吸気バルブ２９の閉弁時の燃焼室３０内の圧力は、吸気バルブ２９よりも上流側の気体の圧力、具体的には、第２下流部圧Ｐｍと等しいとみなすことができる。したがって、筒内充填空気量ｍｃｆは、第２下流部圧Ｐｍに比例すると近似することができる。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the intake valve model M30. In general, the in-cylinder charged air amount mcf is determined when the intake valve 29 is closed, and is proportional to the pressure in the combustion chamber 30 at that time. Further, the pressure in the combustion chamber 30 when the intake valve 29 is closed can be regarded as equal to the pressure of the gas on the upstream side of the intake valve 29, specifically, the second downstream pressure Pm. Therefore, it can be approximated that the in-cylinder charged air amount mcf is proportional to the second downstream pressure Pm.

ここで、所定時間（例えば、クランク角θｃｒの７２０°分）当たりにスロットル下流部２３ｄから全気筒の燃焼室３０に流入する空気の流量をその所定時間で除算したもの（平均化したもの）を筒内流入空気量ｍｃｉとすると、上述のように、筒内充填空気量ｍｃｆが第２下流部圧Ｐｍに比例することから、筒内流入空気量ｍｃｉも第２下流部圧Ｐｍに比例すると考えられる。このことから、理論および経験則に基づいて、上述の式（８）が得られる。式（８）中、「ａ」は、比例係数であり、「ｂ」は、燃焼室３０内に残存する既燃ガスを表わす適合値である。この適合値は、排気バルブ３３の閉弁時に燃焼室３０内に残存する既燃ガス量を、クランクシャフト１４が１８０°回転するのに要する時間ΔＴ１８０°で除して得られる。ここで、１８０°は、１サイクル（吸気、圧縮、膨張、排気の４行程）でクランクシャフト１４が回転する角度７２０°をエンジン１２の気筒数４で除した角度を意味する。また、エンジン１２の実際の運転では、下流部温Ｔｍが大きく変化する場合がある。このため、式（８）では、下流部温Ｔｍの変化を考慮した補正として、理論および経験則に基づいて導いた「Ｔａ／Ｔｍ」を「ａ・Ｐｍ－ｂ」に乗じるものとした。 Here, the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle per predetermined time (for example, 720° of the crank angle θcr) is divided by the predetermined time (averaged). Assuming that the in-cylinder air amount is mci, since the in-cylinder charged air amount mcf is proportional to the second downstream pressure Pm as described above, it can be considered that the in-cylinder air amount mci is also proportional to the second downstream pressure Pm. be done. From this, the above equation (8) is obtained based on theory and empirical rules. In equation (8), “a” is a proportional coefficient, and “b” is a fitting value representing the burned gas remaining in combustion chamber 30 . This adaptation value is obtained by dividing the amount of burned gas remaining in the combustion chamber 30 when the exhaust valve 33 is closed by the time ΔT180° required for the crankshaft 14 to rotate 180°. Here, 180° means an angle obtained by dividing the angle 720° at which the crankshaft 14 rotates in one cycle (four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust) by the number of cylinders of the engine 12 (4). Further, in the actual operation of the engine 12, the downstream temperature Tm may change greatly. Therefore, in equation (8), "a·Pm−b" is multiplied by "Ta/Tm" derived based on theory and empirical rules as a correction that takes into account changes in the downstream temperature Tm.

図１０は、筒内流入空気量ｍｃｉおよび筒内充填空気量ｍｃｆについての説明図である。図１０中、横軸は、クランクシャフト１４のクランク角θｃｒであり、縦軸は、単位時間当たりにスロットル下流部２３ｄから各気筒の燃焼室３０に実際に流入する空気の流量である。実施例では、４気筒のエンジン１２を用いるから、吸気バルブ２９は、例えば、１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒の順に開弁する。そして、図示するように、各気筒に対応する吸気バルブ２９の開弁量に応じて、スロットル下流部２３ｄから各気筒の燃焼室３０に空気が流入する。例えば、スロットル下流部２３ｄから各気筒の燃焼室３０に流入する空気の流量は、図１０に破線で示した通りである。また、この変位を総合して、スロットル下流部２３ｄから全気筒の燃焼室３０に流入する空気の流量は、図１０に実線で示した通りである。更に、１番気筒の筒内充填空気量ｍｃｆは、図１０にハッチングで示した通りである。 FIG. 10 is an explanatory diagram of the cylinder inflow air amount mci and the cylinder charged air amount mcf. In FIG. 10, the horizontal axis is the crank angle θcr of the crankshaft 14, and the vertical axis is the flow rate of air actually flowing into the combustion chamber 30 of each cylinder from the downstream portion 23d of the throttle per unit time. In this embodiment, since the four-cylinder engine 12 is used, the intake valves 29 are opened in order of, for example, the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder. Then, as shown in the figure, air flows into the combustion chamber 30 of each cylinder from the throttle downstream portion 23d according to the valve opening amount of the intake valve 29 corresponding to each cylinder. For example, the flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 of each cylinder from the throttle downstream portion 23d is as indicated by the dashed line in FIG. Integrating this displacement, the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle is as indicated by the solid line in FIG. Further, the in-cylinder charged air amount mcf of the first cylinder is as indicated by hatching in FIG.

これに対して、スロットル下流部２３ｄから全気筒の燃焼室３０に流入する空気の流量を平均化したものが筒内流入空気量ｍｃｉであり、図１０に一点鎖線で示した通りである。そして、この筒内流入空気量ｍｃｉに時間ΔＴ１８０°を乗じたものが筒内充填空気量ｍｃｆとなる。したがって、吸気バルブモデルＭ３０により演算された筒内流入空気量ｍｃｉに時間ΔＴ１８０°を乗算することにより、筒内充填空気量ｍｃｆを演算することができる。より詳細には、筒内充填空気量ｍｃｆが吸気バルブ２９の閉弁時の圧力に比例することを考慮して、吸気バルブ２９の閉弁時の筒内流入空気量ｍｃｉに時間ΔＴ１８０°を乗算したものが筒内充填空気量ｍｃｆとされる。 On the other hand, the in-cylinder inflow air amount mci is obtained by averaging the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle, and is indicated by the one-dot chain line in FIG. The in-cylinder charged air amount mcf is obtained by multiplying the in-cylinder air amount mci by the time ΔT180°. Therefore, by multiplying the cylinder inflow air amount mci calculated by the intake valve model M30 by the time ΔT180°, the cylinder charged air amount mcf can be calculated. More specifically, considering that the cylinder charged air amount mcf is proportional to the pressure when the intake valve 29 is closed, the cylinder inflow air amount mci when the intake valve 29 is closed is multiplied by the time ΔT180°. The result obtained is the in-cylinder charged air amount mcf.

続いて、上限負荷率ＫＬｍａｘを設定する上限負荷率設定処理について説明する。図１１は、上限負荷率設定処理の一例を示すブロック図である。上限負荷率設定処理は、ガード係数設定処理Ｓ１００と、なまし処理Ｓ１０２と、乗算処理Ｓ１０４、Ｓ１０６と、加算処理Ｓ１０８と、変換処理Ｓ１１０と、を有する。 Next, the upper limit load factor setting process for setting the upper limit load factor KLmax will be described. FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of upper limit load factor setting processing. The upper limit load factor setting process includes guard factor setting process S100, smoothing process S102, multiplication processes S104 and S106, addition process S108, and conversion process S110.

ガード係数設定処理Ｓ１００には、スロットル開度θｔ、回転数Ｎｅが入力される。スロットル開度θｔは、スロットルポジションセンサ２６ａにより検出された値が入力される。回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。ガード係数設定処理Ｓ１００は、マップＭａｐからスロットル開度θｔ、回転数Ｎｅに対応するガード係数（上限係数）Ｃｇを設定する。図１２は、マップＭａｐの一例を示す説明図である。ガード係数Ｃｇは、値１より大きく、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ以上のときには、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ未満のときに比して、小さくなるように設定される。エンジン１２の回転数Ｎｅが低回転のとき、すなわち、ピストン３２がゆっくり動いているときには、筒内に吸入される空気量は、燃焼不良が発生していてもさほど少なくならない。こうしたことを考慮して、所定回転数Ｎｅｒｅｆは、エンジン１２に燃焼不良が発生したときに、適正な燃焼が行なわれているときに比して、筒内に吸入される空気量が少なくなる回転数の下限値に設定されている。ガード係数Ｃｇは、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ以上のときには、スロットル開度θｔが所定開度θｔｒｅｆになると徐々に大きくなるように設定される。これは、スロットル開度θｔ（スロットルバルブ２６の開口断面積）が小さいほどスロットルバルブ２６の個体バラツキによる流量感度が大きくなることに基づく。 The throttle opening θt and the rotation speed Ne are input to the guard coefficient setting process S100. A value detected by the throttle position sensor 26a is input as the throttle opening θt. A value calculated based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a is input as the rotational speed Ne. The guard coefficient setting process S100 sets a guard coefficient (upper limit coefficient) Cg corresponding to the throttle opening θt and the rotation speed Ne from the map Map. FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the map Map. The guard coefficient Cg is greater than 1, and is set to be smaller when the rotational speed Ne is greater than or equal to a predetermined rotational speed Neref than when the rotational speed Ne is less than the predetermined rotational speed Neref. When the rotation speed Ne of the engine 12 is low, that is, when the piston 32 is moving slowly, the amount of air taken into the cylinder does not decrease so much even if poor combustion occurs. Taking this into account, the predetermined rotation speed Neref is set so that when combustion failure occurs in the engine 12, the amount of air taken into the cylinder becomes smaller than when proper combustion is being performed. set to the lower limit of the number. The guard coefficient Cg is set to gradually increase when the throttle opening .theta.t reaches a predetermined opening .theta.tref when the rotation speed Ne is equal to or higher than the predetermined rotation speed Neref. This is based on the fact that the smaller the throttle opening .theta.t (opening cross-sectional area of the throttle valve 26), the greater the flow rate sensitivity due to the individual variation of the throttle valve 26. FIG.

なまし処理Ｓ１０２には、ガード係数設定処理Ｓ１００により演算されたガード係数Ｃｇが入力される。なまし処理Ｓ１０２は、スロットル開度θｔの変化に対する筒内流入空気量ｍｃｉの応答遅れを考慮して、ガード係数Ｃｇの変化を緩やかにする処理である。 The guard coefficient Cg calculated by the guard coefficient setting processing S100 is input to the smoothing processing S102. The smoothing process S102 is a process for moderating the change in the guard coefficient Cg in consideration of the response delay of the in-cylinder air amount mci with respect to the change in the throttle opening θt.

乗算処理Ｓ１０４には、筒内流入空気量ｍｃｉや移行係数Ｃｔ、ガード係数Ｃｇが入力される。筒内流入空気量ｍｃｉは、吸気バルブモデルＭ３０により演算された値が入力される。移行係数Ｃｔは、吸入空気量制御としてＤＪ制御を実行しているときには値１に設定され、吸入空気量制御としてＬＪ制御を実行しているときには値０に設定される値である。ガード係数Ｃｇは、なまし処理Ｓ１０２により設定された値が入力される。乗算処理Ｓ１０４は、筒内流入空気量ｍｃｉと移行係数Ｃｔとガード係数Ｃｇとを乗じた上限ガード値ｍｍａｘ２を加算処理Ｓ１０８に出力する。したがって、上限ガード値ｍｍａｘ２は、次式（９）により演算される。上限ガード値ｍｍａｘ２は、ＤＪ制御を実行しているときには、筒内流入空気量ｍｃｉと移行係数Ｃｔとを乗じた値になり、ＬＪ制御を実行しているときには、値０になる。 The in-cylinder air amount mci, the transition coefficient Ct, and the guard coefficient Cg are input to the multiplication processing S104. A value calculated by the intake valve model M30 is input as the in-cylinder air amount mci. The transition coefficient Ct is set to a value of 1 when DJ control is performed as intake air amount control, and is set to a value of 0 when LJ control is performed as intake air amount control. The value set by the smoothing process S102 is input as the guard coefficient Cg. Multiplication processing S104 outputs to addition processing S108 an upper limit guard value mmax2 obtained by multiplying the cylinder inflow air amount mci, the transition coefficient Ct, and the guard coefficient Cg. Therefore, the upper guard value mmax2 is calculated by the following equation (9). The upper guard value mmax2 is a value obtained by multiplying the in-cylinder air amount mci by the transition coefficient Ct when the DJ control is being performed, and is 0 when the LJ control is being performed.

mmax2=mci・Ct・Cg ・・・(9) mmax2=mci・Ct・Cg (9)

乗算処理Ｓ１０６には、筒内流入空気量ｍｃｉや値１から移行係数Ｃｔを減じた値（１－Ｃｔ）が入力される。筒内流入空気量ｍｃｉは、吸気バルブモデルＭ３０により演算された値が入力される。移行係数Ｃｔは、吸入空気量制御としてＤＪ制御を実行しているときには値１に設定され、吸入空気量制御としてＬＪ制御を実行しているときには値０に設定される値である。乗算処理Ｓ１０４は、筒内流入空気量ｍｃｉと値１から移行係数Ｃｔを減じた値とを乗じた上限ガード値ｍｍａｘ１を加算処理Ｓ１０８に出力する。したがって、上限ガード値ｍｍａｘ１は、次式（１０）により演算される。上限ガード値ｍｍａｘ１は、ＬＪ制御を実行しているときには、筒内流入空気量ｍｃｉになり、ＤＪ制御を実行しているときには、値０になる。 The value obtained by subtracting the transition coefficient Ct from the cylinder inflow air amount mci and the value 1 (1-Ct) is input to the multiplication processing S106. A value calculated by the intake valve model M30 is input as the in-cylinder air amount mci. The transition coefficient Ct is set to a value of 1 when DJ control is performed as intake air amount control, and is set to a value of 0 when LJ control is performed as intake air amount control. Multiplication processing S104 outputs to addition processing S108 an upper limit guard value mmax1 obtained by multiplying the cylinder inflow air amount mci and a value obtained by subtracting the transition coefficient Ct from 1. Therefore, the upper guard value mmax1 is calculated by the following equation (10). The upper guard value mmax1 becomes the cylinder inflow air amount mci when the LJ control is being executed, and becomes 0 when the DJ control is being executed.

mmax1=mci・(1-Ct) ・・・(10) mmax1=mci・(1-Ct) (10)

加算処理Ｓ１０８には、上限ガード値ｍｍａｘ１、ｍｍａｘ２が入力される。上限ガード値ｍｍａｘ１は、乗算処理Ｓ１０６により演算された値が入力される。上限ガード値ｍｍａｘ２は、乗算処理Ｓ１０４により演算された値が入力される。加算処理Ｓ１０８は、上限ガード値ｍｍａｘ１に上限ガード値ｍｍａｘ２を加えた上限ガード値ｍｍａｘを演算し、演算した上限ガード値ｍｍａｘを変換処理Ｓ１１０に出力する。したがって、上限ガード値ｍｍａｘは、次式（１１）により演算される。ＬＪ制御を実行しているときには、上限ガード値ｍｍａｘ２は値０になることから、上限ガード値ｍｍａｘは、上限ガード値ｍｍａｘ１（筒内流入空気量ｍｃｉ）となる。ＤＪ制御を実行しているときには、上限ガード値ｍｍａｘ１は値０になることから、上限ガード値ｍｍａｘは、上限ガード値ｍｍａｘ２となる。 The upper guard values mmax1 and mmax2 are input to the addition process S108. The upper limit guard value mmax1 is input with the value calculated in the multiplication process S106. The upper limit guard value mmax2 is input with the value calculated in the multiplication processing S104. The addition process S108 calculates the upper limit guard value mmax by adding the upper limit guard value mmax2 to the upper limit guard value mmax1, and outputs the calculated upper limit guard value mmax to the conversion process S110. Therefore, the upper guard value mmax is calculated by the following equation (11). Since the upper guard value mmax2 is 0 when the LJ control is being executed, the upper guard value mmax becomes the upper guard value mmax1 (cylinder inflow air amount mci). Since the upper limit guard value mmax1 is 0 when the DJ control is being performed, the upper limit guard value mmax becomes the upper limit guard value mmax2.

mmax=mmax1+mmax2 ・・・(11) mmax=mmax1+mmax2 (11)

変換処理Ｓ１１０には、上限ガード値ｍｍａｘが入力される。上限ガード値ｍｍａｘは、加算処理Ｓ１０８で演算した値が入力される。変換処理Ｓ１１０は、演算した上限ガード値ｍｍａｘを負荷率に換算した上限負荷率ＫＬｍａｘを演算する。ＬＪ制御を実行しているときには、上限ガード値ｍｍａｘは上限ガード値ｍｍａｘ１（筒内流入空気量ｍｃｉ）になることから、上限負荷率ＫＬｍａｘは、上限ガード値ｍｍａｘ１（筒内流入空気量ｍｃｉ）を負荷率に換算した値になる。ＤＪ制御を実行しているときには、上限ガード値ｍｍａｘは上限ガード値ｍｍａｘ２になることから、上限負荷率ＫＬｍａｘは、上限ガード値ｍｍａｘ２を負荷率に換算した値になる。 The upper guard value mmax is input to the conversion process S110. The upper limit guard value mmax is input with the value calculated in the addition processing S108. A conversion process S110 calculates an upper limit load factor KLmax by converting the calculated upper limit guard value mmax into a load factor. Since the upper limit guard value mmax becomes the upper limit guard value mmax1 (cylinder inflow air amount mci) when the LJ control is executed, the upper limit load factor KLmax is set to the upper limit guard value mmax1 (cylinder inflow air amount mci). It becomes the value converted to the load factor. Since the upper limit guard value mmax is equal to the upper limit guard value mmax2 when the DJ control is performed, the upper limit load factor KLmax is a value obtained by converting the upper limit guard value mmax2 into a load factor.

こうして上限負荷率ＫＬｍａｘを演算することにより、ＬＪ制御を実行しているときには、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａを用いて演算した負荷率ＫＬを上限負荷率ＫＬｍａｘ（筒内流入空気量ｍｃｉ）で上限ガードしたものを制御用負荷率ＫＬｅｘｅに設定し、制御用負荷率ＫＬｅｘｅが要求負荷率ＫＬ＊となるようにスロットルバルブ２６の開度を調整する。ＬＪ制御では、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａを用いて演算した負荷率ＫＬと筒内流入空気量ｍｃｉである上限負荷率ＫＬｍａｘとの乖離が小さいことから、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａを用いて演算した負荷率ＫＬに近い値を制御用負荷率ＫＬｅｘｅとして、スロットルバルブ２６の開度を調整することになる。 By calculating the upper limit load factor KLmax in this way, when the LJ control is being executed, the load factor KL calculated using the intake air amount Qa from the air flow meter 23a is set to the upper limit load factor KLmax (cylinder inflow air amount mci). is set as the control load factor KLexe, and the opening of the throttle valve 26 is adjusted so that the control load factor KLexe becomes the required load factor KL*. In the LJ control, since the difference between the load factor KL calculated using the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the upper limit load factor KLmax, which is the cylinder inflow air amount mci, is small, the intake air amount from the air flow meter 23a The opening of the throttle valve 26 is adjusted using a value close to the load factor KL calculated using Qa as the control load factor KLexe.

ＤＪ制御を実行しているときには、吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐａを用いて設定した負荷率ＫＬを上限負荷率ＫＬｍａｘ（上限ガード値ｍｍａｘ２）で上限ガードしたものを制御用負荷率ＫＬｅｘｅに設定し、制御用負荷率ＫＬｅｘｅが要求負荷率ＫＬ＊となるようにスロットルバルブ２６の開度を調整する。ＤＪ制御では、上述したように、吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐａを用いて設定した負荷率ＫＬが実際の負荷率より過度に大きくなることがある。そのため、エンジン１２の燃焼不良が発生しているときに、ＤＪ制御が実行されると、吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐａを用いて設定した負荷率ＫＬを制御用負荷率ＫＬｅｘｅに設定すると、過剰な燃料が噴射されてリッチな状態となり、燃焼不良が更に継続する場合がある。実施例では、ＤＪ制御を実行しているときには、負荷率ＫＬを上限負荷率ＫＬｍａｘ（上限ガード値ｍｍａｘ２）で上限ガードしたものを制御用負荷率ＫＬｅｘｅに設定することにより、過剰な燃料が噴射されてリッチな状態となることを抑制できる。これにより、エンジン１２の燃焼不良の継続を抑制できる。 When the DJ control is executed, the load factor KL set using the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b is guarded by the upper limit load factor KLmax (upper limit guard value mmax2), which is set as the control load factor KLexe. Then, the opening degree of the throttle valve 26 is adjusted so that the control load factor KLexe becomes the required load factor KL*. In the DJ control, as described above, the load factor KL set using the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b may become excessively larger than the actual load factor. Therefore, when the DJ control is executed while the combustion failure of the engine 12 is occurring, if the load factor KL set using the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b is set as the control load factor KLexe, Excessive fuel may be injected resulting in a rich condition, and poor combustion may continue. In the embodiment, when the DJ control is executed, the load factor KL is set to the control load factor KLexe by upper-guarding the load factor KL with the upper limit load factor KLmax (upper limit guard value mmax2), thereby preventing excessive fuel injection. It is possible to suppress the situation from becoming rich. As a result, the continuation of poor combustion in the engine 12 can be suppressed.

以上説明した実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置１０では、推定した筒内流入空気量ｍｃｉと、エンジン１２の回転数Ｎｅに基づくガード係数（上限係数）Ｃｇと、を用いて、筒内流入空気量ｍｃｉの上限ガード値ｍｍａｘ２を演算し、吸気圧Ｐａに基づく負荷率ＫＬと、上限負荷率ＫＬｍａｘと、のうち小さいほうの値を制御用負荷率ＫＬｅｘｅに設定（推定）することにより、エンジン１２の燃焼不良の継続を抑制できる。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimating device of the embodiment described above, using the estimated in-cylinder air amount mci and the guard coefficient (upper limit coefficient) Cg based on the rotation speed Ne of the engine 12, Calculating the upper limit guard value mmax2 of the cylinder inflow air amount mci, and setting (estimating) the smaller value of the load factor KL based on the intake pressure Pa and the upper limit load factor KLmax as the control load factor KLexe. Accordingly, continuation of poor combustion of the engine 12 can be suppressed.

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置１０では、乗算処理Ｓ１０４で、筒内流入空気量ｍｃｉと移行係数Ｃｔとガード係数Ｃｇとを乗じた値を上限ガード値ｍｍａｘ２として演算している。しかし、ＬＪ制御からＤＪ制御へ移行する場合において上限ガード値ｍｍａｘ２が吸気圧Ｐａを用いて設定した負荷率ＫＬ未満のときには、直ちに上限負荷率ＫＬｍａｘ（上限ガード値ｍｍａｘ２）で負荷率ＫＬを上限ガードしたものを制御用負荷率ＫＬｅｘｅとすると、実際の負荷率が急変することがある。こうした負荷率の急変を抑制するために、ＬＪ制御からＤＪ制御へ移行する場合において上限ガード値ｍｍａｘ２が負荷率ＫＬ未満のときに、移行係数Ｃｔを値０から値１に向けて徐々に変化させてもよい。同様に、ＤＪ制御からＬＪ制御へ移行する場合において上限ガード値ｍｍａｘ２が吸気圧Ｐａを用いて設定した負荷率ＫＬ未満のときには、移行係数Ｃｔを値１から値０に向けて徐々に変化させてもよい。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimating device of the embodiment, in the multiplication processing S104, a value obtained by multiplying the cylinder inflow air amount mci, the transition coefficient Ct, and the guard coefficient Cg is calculated as the upper limit guard value mmax2. . However, when the upper limit guard value mmax2 is less than the load factor KL set using the intake pressure Pa when shifting from the LJ control to the DJ control, the load factor KL is immediately set at the upper limit load factor KLmax (upper limit guard value mmax2). Assuming that the control load factor KLexe is the load factor for control, the actual load factor may suddenly change. In order to suppress such a sudden change in the load factor, the transition coefficient Ct is gradually changed from 0 to 1 when the upper limit guard value mmax2 is less than the load factor KL when transitioning from LJ control to DJ control. may Similarly, when shifting from DJ control to LJ control, when upper limit guard value mmax2 is less than load factor KL set using intake pressure Pa, shift coefficient Ct is gradually changed from value 1 to value 0. good too.

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置１０では、エンジン１２として、過給機５０を備えている。しかしながら、過給機５０を備えていないものとして、吸入空気量制御として、上述のＤＪ制御を常時行なっていてもよい。 The engine device 10 equipped with the engine state estimation device of the embodiment includes a supercharger 50 as the engine 12 . However, assuming that the supercharger 50 is not provided, the DJ control described above may be constantly performed as the intake air amount control.

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置１０では、吸気圧Ｐａに基づく負荷率ＫＬと、設定した上限ガード値ｍｍａｘを負荷率に変換した上限負荷率ＫＬｍａｘと、のうち小さいほうの値を、制御用負荷率ＫＬｅｘｅと推定している。しかし、吸気圧Ｐａに基づく吸入空気量と、設定した上限ガード値ｍｍａｘと、のうち小さいほうの値を、吸入空気量と推定して、吸入空気量制御において、推定した吸入空気量がエンジン１２の目標トルクＴｅ＊に対応する目標吸入空気量Ｑａ＊になるようにスロットル開度θｔを調整してもよい。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimating device of the embodiment, the smaller one of the load factor KL based on the intake pressure Pa and the upper limit load factor KLmax obtained by converting the set upper guard value mmax into a load factor. is estimated as the control load factor KLexe. However, the intake air amount is estimated to be the smaller one of the intake air amount based on the intake pressure Pa and the set upper limit guard value mmax, and the estimated intake air amount is determined in the intake air amount control by the engine 12. The throttle opening θt may be adjusted so that the target intake air amount Qa* corresponding to the target torque Te* is obtained.

実施例や変形例のエンジン装置１０では、エンジン１２は、４気筒として構成されるものとしたが、６気筒や８気筒などとして構成されるものとしてもよい。また、エンジン１２は、ＥＧＲ装置４０を備えるものとしたが、ＥＧＲ装置４０を備えないものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment and the modified example, the engine 12 is configured as a 4-cylinder engine, but may be configured as a 6-cylinder engine, an 8-cylinder engine, or the like. Also, although the engine 12 is provided with the EGR device 40 , it may be provided without the EGR device 40 .

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電子制御ユニット７０が「エンジンの状態推定装置」に相当する。 The correspondence relationship between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems will be described. In the embodiment, the electronic control unit 70 corresponds to the "engine state estimation device".

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems is the Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, it does not limit the elements of the invention described in the column of the means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of Means to Solve the Problem should be made based on the description in that column, and the Examples are based on the description of the invention described in the column of Means to Solve the Problem. This is only a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments at all, and can be modified in various forms without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.

本発明は、エンジンの状態推定装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the manufacturing industry of engine state estimation devices.

１０エンジン装置、１２エンジン、１４クランクシャフト、１４ａクランクポジションセンサ、１５水温センサ、１６カムポジションセンサ、２２エアクリーナ、２３吸気管、２３ａエアフローメータ、２３ｂ吸気圧センサ、２３ｃ過給圧センサ、２３ｄスロットル下流部、２３ｔ吸気温センサ、２３ｕスロットル上流部、２４バイパス管、２５インタークーラ、２６スロットルバルブ、２６ａスロットルポジションセンサ、２７サージタンク、２７ａ圧力センサ、２７ｔ温度センサ、２８燃料噴射弁、２９吸気バルブ、３０燃焼室、３１点火プラグ、３２ピストン、３３排気バルブ、３４可変バルブタイミング装置、３５排気管、３６バイパス管、３７，３８浄化装置、３９ａフロント空燃比センサ、３９ｂリヤ空燃比センサ、４０ＥＧＲ装置、４２ＥＧＲ管、４４ＥＧＲバルブ、４５開度センサ、５０過給機、５１タービン、５２コンプレッサ、５３回転軸、５４ウェイストゲートバルブ、５５ブローオフバルブ、７０電子制御ユニット、７１ＣＰＵ、７２ＲＯＭ、７３ＲＡＭ、７４フラッシュメモリ。 10 engine device, 12 engine, 14 crankshaft, 14a crank position sensor, 15 water temperature sensor, 16 cam position sensor, 22 air cleaner, 23 intake pipe, 23a air flow meter, 23b intake pressure sensor, 23c boost pressure sensor, 23d throttle downstream Part 23t Intake air temperature sensor 23u Throttle upstream part 24 Bypass pipe 25 Intercooler 26 Throttle valve 26a Throttle position sensor 27 Surge tank 27a Pressure sensor 27t Temperature sensor 28 Fuel injection valve 29 Intake valve 30 combustion chamber, 31 spark plug, 32 piston, 33 exhaust valve, 34 variable valve timing device, 35 exhaust pipe, 36 bypass pipe, 37, 38 purification device, 39a front air-fuel ratio sensor, 39b rear air-fuel ratio sensor, 40 EGR device , 42 EGR pipe, 44 EGR valve, 45 opening sensor, 50 turbocharger, 51 turbine, 52 compressor, 53 rotating shaft, 54 waste gate valve, 55 blow-off valve, 70 electronic control unit, 71 CPU, 72 ROM, 73 RAM, 74 Flash memory.

Claims

An engine state estimating device mounted on an engine device together with an engine having a throttle valve arranged in an intake pipe, and estimating an intake air amount of the engine from the pressure of the intake pipe,
estimating the amount of air passing through the cylinder from the opening of the throttle valve, and using the estimated amount of air flowing into the cylinder and an upper limit coefficient based on the rotational speed of the engine, the upper limit value of the intake air amount; and set
An engine state estimating device for estimating, as the intake air amount, the smaller one of the temporary intake air amount based on the pressure of the intake pipe and the set upper limit value.