JP3337338B2 - Apparatus for estimating intake air amount of internal combustion engine - Google Patents

Apparatus for estimating intake air amount of internal combustion engine

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JP3337338B2
JP3337338B2 JP03885395A JP3885395A JP3337338B2 JP 3337338 B2 JP3337338 B2 JP 3337338B2 JP 03885395 A JP03885395 A JP 03885395A JP 3885395 A JP3885395 A JP 3885395A JP 3337338 B2 JP3337338 B2 JP 3337338B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に吸入される
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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for estimating the amount of air taken into an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、内燃機関の吸気系に流体力学モデ
ルを適用し、モデル式によって正しい気筒吸入空気量を
推定する手法が提案されている。本出願人も、先に、特
開平6−74076号において、スロットル弁をオリフ
ィスと見なし、スロットル弁の前後の差圧から絞り式流
量形の原理式を用いてスロットル通過空気量を求め、こ
の値をもとに気筒吸入空気量を算出する手法を提案し
た。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been proposed a method of applying a fluid dynamic model to an intake system of an internal combustion engine and estimating a correct cylinder intake air amount by a model formula. The applicant of the present application also disclosed in JP-A-6-74076 that the throttle valve was regarded as an orifice and the amount of air passing through the throttle was determined from the differential pressure before and after the throttle valve using the principle formula of a throttle type flow rate. A method to calculate the cylinder intake air volume based on the above was proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような流
体力学モデルは、あくまでも理想状態を前提としてお
り、モデル化の際に使用する各種定数(比熱比など)を
正確に特定することも困難であり、さらに、流体力学の
式はべき乗、平方根などの計算を必要であるため、実用
上は近似値を用いている。これらの理由により、モデル
化誤差を拭いきることはできないのが実情である。
However, such a fluid dynamics model is based on an ideal state, and it is difficult to accurately specify various constants (specific heat ratio, etc.) used in modeling. In addition, since the equations of fluid dynamics require calculation of powers, square roots, and the like, approximate values are used in practical use. For these reasons, modeling errors cannot be wiped out.

【0004】そこで、このモデルから求められる気筒吸
入空気量と実際の気筒吸入空気量との誤差を如何に少な
くするかが極めて重要となる。この点を改善すべく、本
出願人は、流体力学モデルを前提としながらも複雑な演
算を必要とせずにモデル式の誤差を吸収し、かつ機関運
転の過渡状態や劣化、バラツキ、経年変化などを解消
し、気筒吸入空気量をより正確に推定する手法を提案し
ている(特願平5−208835号)。
Therefore, it is extremely important how to reduce the error between the cylinder intake air amount obtained from this model and the actual cylinder intake air amount. In order to improve this point, the present applicant has assumed a fluid dynamics model, but does not require complicated calculations, absorbs the errors of the model formulas, and makes the engine operation transient state, deterioration, variation, aging, etc. And a technique for more accurately estimating the cylinder intake air amount has been proposed (Japanese Patent Application No. 5-208835).

【0005】本発明の目的は、すでに提案されている手
法にさらに改良を加え、流体力学モデルから得られる気
筒吸入空気量と実際の気筒吸入空気量との誤差をより低
減し、気筒吸入空気量を一層正確に推定し得る内燃機関
の吸入空気量推定装置を提供することにある。
An object of the present invention is to further improve the already proposed method, to further reduce the error between the cylinder intake air amount obtained from the fluid dynamic model and the actual cylinder intake air amount, and to reduce the cylinder intake air amount. Is to provide an intake air amount estimating device for an internal combustion engine, which can more accurately estimate the intake air amount.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、請求項1のかか
る内燃機関の吸入空気量推定装置は、機関回転数Ne、
スロットル開度θTH及びチャンバ内圧力Pb を含む、内
燃機関の運転状態を検出する第1の手段と、少なくとも
第1の手段で検出された機関回転数Ne とチャンバ内圧
力Pb とを基に、定常運転状態時における燃焼室への吸
入空気量Gc ’を求める第2の手段と、少なくとも第1
の手段で検出されたスロットル開度θTHとチャンバ内圧
力Pb とを基に、スロットルの第1有効開口面積Aを求
める第3の手段と、このスロットルの第1有効開口面積
Aの1次遅れ値を求め、その値をスロットルの第2有効
開口面積ADELAY とする第4の手段と、第3の手段で求
めた第1有効開口面積Aと第4の手段で求めた第2有効
開口面積ADELAY とを基に、吸入空気量Gc ’を補正す
ることで、実吸入空気量Gc を、Gc =Gc ’×(A/
ADELAY )として求める第5の手段とを備えており、ス
ロットルから燃焼室に至る吸気系をモデル化して1つの
チャンバとみなし、この吸気系モデルに基づき、この燃
焼室へ吸入される実吸入空気量Gc を推定する内燃機関
の吸入空気量推定装置において、この第4の手段は、チ
ャンバ内に充填される充填空気量Gbの増加、減少を検
知する検知手段と、検知手段の検知結果を受けて充填空
気量Gb が増加した場合と減少した場合とで、スロッ
トル開度の1次遅れ補正係数Bを個々に設定する設定手
段と、この設定手段で設定された1次遅れ補正係数Bを
基に、スロットルの第1有効開口面積Aの1次遅れ値を
求める演算手段とを備えて構成する。
Therefore, an apparatus for estimating an intake air amount of an internal combustion engine according to the present invention has an engine speed Ne,
First means for detecting the operating state of the internal combustion engine, including the throttle opening θTH and the chamber pressure Pb, and a steady state based on at least the engine speed Ne and the chamber pressure Pb detected by the first means. A second means for obtaining an intake air amount Gc 'into the combustion chamber during an operation state;
Third means for obtaining a first effective opening area A of the throttle based on the throttle opening θTH detected by the means and the chamber pressure Pb, and a first-order lag value of the first effective opening area A of the throttle. Fourth means for obtaining the value as the second effective opening area ADELAY of the throttle, the first effective opening area A obtained by the third means and the second effective opening area ADELAY obtained by the fourth means. By correcting the intake air amount Gc 'based on the following equation, the actual intake air amount Gc is calculated as Gc = Gc' × (A /
ADELAY), the intake system from the throttle to the combustion chamber is modeled and regarded as one chamber, and based on this intake system model, the actual intake air amount taken into the combustion chamber. In the apparatus for estimating the intake air amount of the internal combustion engine for estimating Gc, the fourth means receives a detection result of the detection means for detecting an increase or decrease of the charged air amount Gb filled in the chamber, and receives a detection result of the detection means. Setting means for individually setting the first-order delay correction coefficient B of the throttle opening depending on whether the charged air amount Gb has increased or decreased, and based on the first-order delay correction coefficient B set by the setting means. Computing means for calculating a first-order lag value of the first effective opening area A of the throttle.

【0007】また、請求項2にかかる内燃機関の吸入空
気量推定装置では、前述した検知手段を、スロットル開
度θTHの増加及び減少に基づいて、充填空気量Gb の増
加、減少を検知する手段として構成する。
Further, in the apparatus for estimating the intake air amount of an internal combustion engine according to claim 2, the above-mentioned detecting means detects the increase or decrease of the charged air amount Gb based on the increase or decrease of the throttle opening θTH. It is constituted as.

【0008】さらに、請求項3にかかる内燃機関の吸入
空気量推定装置では、請求項1及び2における検知手段
を、インテークマニホルドの容積変化、内燃機関のバル
ブタイミングの変化、大気圧の変化及び目標空燃比の変
化のうち、少なくともいずれか1つの変化に基づいて、
充填空気量Gb の増加、減少を検知する手段として構成
する。
Furthermore, in the internal combustion engine intake air amount estimating apparatus according to the third aspect, the detecting means according to the first and second aspects is provided, wherein the detecting means detects the change in the intake manifold volume, the change in the valve timing of the internal combustion engine, the change in the atmospheric pressure and the target. Based on at least one of the changes in the air-fuel ratio,
It is configured as means for detecting an increase or decrease in the charged air amount Gb.

【0009】なお、本発明における定常運転状態時と
は、充填空気量Gb の増減変化が実質的に無くほぼ一定
である期間をいい、過渡運転状態時とは、充填空気量G
b が変動している期間をいう。
In the present invention, the term "steady operation state" refers to a period in which the charged air amount Gb is substantially constant without any increase or decrease in the charged air amount Gb.
The period during which b fluctuates.

【0010】[0010]

【作用】請求項1における内燃機関の吸入空気量推定装
置では、検知手段によって充填空気量Gb の増加、減少
を検知し、かつ、この検知結果をもとに、設定手段によ
って、充填空気量Gb が増加した場合と減少した場合と
に応じて、スロットル開度の1次遅れ補正係数Bを個々
に設定する。このような設定を行うことにより、充填空
気量Gb の増加時と減少時とでは吸入空気の挙動が相異
するが、充填空気量Gb の増加時と減少時において、そ
れぞれ好適に追従するように、スロットル開度の1次遅
れ補正係数Bが設定される。
In the intake air amount estimating device for an internal combustion engine according to the first aspect, the detecting means detects an increase or a decrease in the charged air amount Gb, and based on the detection result, the setting means detects the charged air amount Gb. The first order delay correction coefficient B of the throttle opening is individually set in accordance with the case where the value increases and the case where the value decreases. By performing such a setting, the behavior of the intake air differs between when the filling air amount Gb increases and when the filling air amount Gb decreases, but it is preferable that the behavior is appropriately followed when the filling air amount Gb increases and decreases. , A first order delay correction coefficient B of the throttle opening is set.

【0011】また、請求項2にかかる内燃機関の吸入空
気量推定装置では、充填空気量Gbが変動する場合の主
要因となるスロットル弁の動きに着目した。すなわち、
スロットル弁が開き方向に変移した場合には運転状態が
加速状態にあり、この場合には充填空気量Gb が増加傾
向にある。また、スロットル弁が閉じ方向に変移した場
合には運転状態が減速状態にあり、この場合には充填空
気量Gb が減少傾向にある。このように、スロットル弁
の動きを検知手段で検知することで、充填空気量Gb の
増減を検知できる。
Further, in the intake air amount estimating apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect, attention has been paid to the movement of the throttle valve which is a main factor when the charged air amount Gb fluctuates. That is,
When the throttle valve is displaced in the opening direction, the operating state is an acceleration state, and in this case, the charged air amount Gb tends to increase. When the throttle valve shifts in the closing direction, the operation state is a deceleration state, and in this case, the charged air amount Gb tends to decrease. Thus, by detecting the movement of the throttle valve by the detecting means, it is possible to detect an increase or decrease in the charged air amount Gb.

【0012】また、請求項3にかかる内燃機関の吸入空
気量推定装置では、スロットル弁の動き以外に、インテ
ークマニホルドの容積変化等によっても充填空気量Gb
が増減するため、これらを検出手段で検知することで充
填空気量Gb の増減を検知できる。
Further, in the intake air amount estimating apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect, the charged air amount Gb may be changed not only by the operation of the throttle valve but also by a change in the volume of the intake manifold.
Detected by these detecting means, it is possible to detect an increase or decrease in the charged air amount Gb.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0014】図1において、符号10は4気筒の内燃機
関を示しており、吸気路12の先端に配置されたエアク
リーナ14から導入された吸気は、スロットル弁16で
その流量を調節されつつサージタンク18とインテーク
マニホルド20を経て第1〜第4気筒に流入される。各
気筒の吸気弁(図示せず)の付近には、インジェクタ2
2が設けれており、ここから燃料を噴射する。噴射され
た燃料と吸気とが一体となった混合気は、各気筒内で点
火プラグで点火され燃焼され、内燃機関のピストンを駆
動する。燃焼後の排気ガスは排気弁を介してエキゾース
トマニホルド24に放出され、エキゾーストパイプ26
を経て三元触媒コンバータ28で浄化され機関外に排出
される。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a four-cylinder internal combustion engine. The intake air introduced from an air cleaner 14 disposed at the tip of an intake passage 12 is controlled by a throttle valve 16 while its flow rate is adjusted by a surge tank. The fuel flows into the first to fourth cylinders via the intake manifold 20 and the intake manifold 20. An injector 2 is provided near an intake valve (not shown) of each cylinder.
2 is provided, from which fuel is injected. An air-fuel mixture in which the injected fuel and the intake air are integrated is ignited by an ignition plug in each cylinder, burned, and drives a piston of the internal combustion engine. The exhaust gas after the combustion is discharged to an exhaust manifold 24 through an exhaust valve, and the exhaust pipe 26
And is purified by the three-way catalytic converter 28 and discharged out of the engine.

【0015】また、内燃機関のディストリビュータ(図
示せず)内には、ピストンのクランク角度位置を検出す
るクランク角センサ34が設けられており、この他、ス
ロットル弁16の開度θTHを検出するスロットル開度セ
ンサ36、スロットル弁16下流の吸気圧力(チャンバ
内圧力)Pb を絶対圧力で検出する吸気圧センサ38も
設けられている。また、スロットル弁16の上流側に
は、大気圧Paを検出する大気圧センサ40、吸入空気
の温度TAを検出する吸気温センサ42、吸入空気の湿
度を検出する湿度センサ44が設けられている。さら
に、吸気路12には、2次空気量の調整用として、スロ
ットル弁16の前後の吸気路をバイパスするバイパス路
32が設けられており、電磁弁90を駆動することによ
り、このバイパス路32の開閉を行う。また、排気系に
おいてエキゾーストマニホルド24の下流側で三元触媒
コンバータ28の上流側には、酸素濃度検出素子からな
る広域空燃比46が設けられ、排気ガスの空燃比を検出
する。これらセンサ34などの出力は、制御ユニット5
0に送られる。
A crank angle sensor 34 for detecting a crank angle position of a piston is provided in a distributor (not shown) of the internal combustion engine. In addition, a throttle for detecting an opening degree θ TH of the throttle valve 16 is provided. An opening degree sensor 36 and an intake pressure sensor 38 for detecting the intake pressure (chamber pressure) Pb downstream of the throttle valve 16 as an absolute pressure are also provided. An atmospheric pressure sensor 40 for detecting the atmospheric pressure Pa, an intake air temperature sensor 42 for detecting the temperature TA of the intake air, and a humidity sensor 44 for detecting the humidity of the intake air are provided upstream of the throttle valve 16. . Further, the intake passage 12 is provided with a bypass passage 32 for adjusting the amount of secondary air, which bypasses an intake passage before and after the throttle valve 16. By driving the solenoid valve 90, the bypass passage 32 is provided. Open and close. In the exhaust system, a wide-range air-fuel ratio 46 including an oxygen concentration detecting element is provided downstream of the exhaust manifold 24 and upstream of the three-way catalytic converter 28, and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas. Outputs of these sensors 34 and the like are output from the control unit 5.
Sent to 0.

【0016】図2に制御ユニットの詳細を示す。広域空
燃比センサ46の出力は検出回路52に入力され空燃比
A/Fが検出される。この検出回路52の出力は、A/
D変換回路54を介し、CPU56、ROM58及びR
AM60からなるマイクロ・コンピュータ内に取り込ま
れ、RAM60に格納される。同様に、スロットル開度
センサ36などのアナログ出力は、レベル変換回路6
2、マルチプレクサ64及び第2のA/D変換回路66
を介して、マイクロ・コンピュータ内に入力される。ま
た、クランク角センサ34の出力は、波形整形回路68
で波形整形された後、カウンタ70で出力値がカウント
され、カウント値はマイクロ・コンピュータ内に入力さ
れる。マイクロ・コンピュータにおいて、CPU56は
ROM58に格納された命令に従って、後述するような
制御値を演算し、駆動回路72を介して各気筒のインジ
ェクタ22を駆動する。
FIG. 2 shows the details of the control unit. The output of the wide-range air-fuel ratio sensor 46 is input to the detection circuit 52, and the air-fuel ratio A / F is detected. The output of the detection circuit 52 is A /
The CPU 56, the ROM 58, and the R
The data is taken into the microcomputer constituted by the AM 60 and stored in the RAM 60. Similarly, the analog output of the throttle opening sensor 36 and the like is
2, multiplexer 64 and second A / D conversion circuit 66
Through the microcomputer. The output of the crank angle sensor 34 is supplied to a waveform shaping circuit 68.
After the waveform is shaped, the output value is counted by the counter 70, and the count value is input into the microcomputer. In the microcomputer, the CPU 56 calculates a control value, which will be described later, according to a command stored in the ROM 58, and drives the injector 22 of each cylinder via the drive circuit 72.

【0017】ここで、本実施例において採用する、流体
力学モデルを用いた気筒吸入空気量の推定手法の基本原
理を概略的に説明する(参照:特願平6−197,23
8号)。
Here, the basic principle of a method of estimating the cylinder intake air amount using a fluid dynamic model employed in the present embodiment will be schematically described (see Japanese Patent Application Nos. Hei 6-19723).
No. 8).

【0018】この手法は、内燃機関の吸気系における空
気の挙動を物理式によりモデル化し(図3)、スロット
ルを通過する空気量Gthとチャンバへ充填される空気量
Gbとに基づいて、気筒内に吸入される吸入空気量(実
吸入空気量)Gc を推定する手法である。なお、ここで
「チャンバ」とは、いわゆるサージタンク相当部位のみ
ならず、スロットルから吸気ポートに至る間において空
気が流通する全ての部位を含み、実際にチャンバとして
働く実効容積を意味するものとする。
According to this method, the behavior of air in an intake system of an internal combustion engine is modeled by a physical equation (FIG. 3), and based on an air amount Gth passing through a throttle and an air amount Gb charged into a chamber, an in-cylinder air amount is calculated. This is a method for estimating the amount of intake air (actual intake air amount) Gc to be taken into the engine. Here, the “chamber” means not only a part corresponding to a so-called surge tank but also all parts through which air flows from the throttle to the intake port, and means an effective volume actually acting as a chamber. .

【0019】まず、図4に示すように、スロットル開度
θTHから予め設定した特性に従ってスロットルの投影面
積(吸気管の長手方向へのスロットルの投影面積)Sを
求める。他方、図5に示すように、スロットル開度θTH
と吸気圧力(チャンバ内圧力)Pbについて設定した別
の特性に従って係数C(流量係数αと気体の膨張補正係
数εの積)を求め、両者を乗じてスロットルの有効開口
面積Aを求める。なお、いわゆるスロットル全開領域で
は、スロットルが絞りとして機能しなくなるため、機関
回転数ごとにそれぞれスロットル全開領域を臨界値とし
て求めておき、検出されたスロットル開度がこの臨界値
を超えたときは、この臨界値をスロットル開度とする。
First, as shown in FIG. 4, a throttle projection area (projection area of the throttle in the longitudinal direction of the intake pipe) S is obtained from the throttle opening θTH in accordance with preset characteristics. On the other hand, as shown in FIG.
The coefficient C (the product of the flow rate coefficient α and the gas expansion correction coefficient ε) is obtained according to another characteristic set for the pressure and the intake pressure (in-chamber pressure) Pb. In the so-called throttle full-open range, the throttle does not function as a throttle, so the throttle full-open range is obtained as a critical value for each engine speed, and when the detected throttle opening exceeds this critical value, This critical value is defined as the throttle opening.

【0020】次いで、気体の状態方程式に基づく数1式
から、チャンバ内の空気量Gb を求め、チャンバ内の圧
力変化ΔPから数2式に従って、今回チャンバ内に充填
された空気量ΔGb を求める。今回チャンバ内に充填さ
れた空気量は、当然ながら気筒燃焼室に吸入されないも
のとすれば、単位時間ΔT当たりの吸入空気量Gc は、
数3式のように表すことができる。
Next, the amount of air Gb in the chamber is obtained from the equation (1) based on the equation of state of gas, and the amount of air ΔGb filled in the chamber this time is obtained from the pressure change ΔP in the chamber according to the equation (2). Assuming that the amount of air filled in the chamber this time is not naturally taken into the cylinder combustion chamber, the amount of intake air Gc per unit time ΔT is
It can be expressed as in Equation 3.

【0021】[0021]

【数1】 (Equation 1)

【0022】[0022]

【数2】 (Equation 2)

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】他方、前述したROM58には、図6に示
すように、定常運転状態時の燃料噴射量Timapを、いわ
ゆるスピードデンシティ方式に基づいて機関回転数Ne
と吸気圧力Pb とから検索できるように予め設定してマ
ップ化して格納している。また、ここで検索された燃料
噴射量Timapは機関回転数Ne と吸気圧力Pb に応じて
決定される目標空燃比A/Fに応じて設定されることか
ら、図7に示すように、目標空燃比A/Fの基本値KBS
も機関回転数Ne と吸気圧力Pb とから自在に検索でき
るように、予めマップ化して格納しておく。なお、燃料
噴射量Timapは、前述した流体力学モデルで、定常運転
状態時を満足するように設定する。直接的にはインジェ
クタ22の開弁時間を単位として設定する。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the above-mentioned ROM 58 stores the fuel injection amount Timap in the steady operation state in accordance with the so-called speed density method.
Is set in advance so as to be searchable from the data and the intake pressure Pb. Further, since the fuel injection amount Timap retrieved here is set according to the target air-fuel ratio A / F determined according to the engine speed Ne and the intake pressure Pb, as shown in FIG. Basic value of fuel ratio A / F KBS
Is also mapped and stored in advance so that the engine speed Ne and the intake pressure Pb can be freely searched. The fuel injection amount Timap is set so as to satisfy the steady-state operation state in the aforementioned fluid dynamics model. The valve opening time of the injector 22 is set directly as a unit.

【0025】ここで、定常運転状態時のある条件下(機
関回転数Ne1と吸気圧力Pb1によって規定される条件
下)において、マップ検索によって決定した燃料噴射量
Timap1は数4式に示す通りとなる。
Here, under a certain condition in a steady operation state (a condition defined by the engine speed Ne1 and the intake pressure Pb1), the fuel injection amount Timap1 determined by the map search is as shown in Expression 4. .

【0026】[0026]

【数4】 (Equation 4)

【0027】前述したモデル式を満足するようにこのマ
ップ値を作成しておくことで、流体力学モデルに基づい
て決定される、定常運転状態時の燃料噴射量Timap1’
は、マップ検索によって決定した燃料噴射量Timap1と
当然に一致する。
By preparing this map value so as to satisfy the above-described model formula, the fuel injection amount Timap1 'in the steady operation state, which is determined based on the fluid dynamic model.
Naturally coincides with the fuel injection amount Timap1 determined by the map search.

【0028】一方、流体力学モデルに基づいて決定され
る、定常運転状態時の燃料噴射量Timap1’及び過渡運
転状態時の燃料噴射量Timap2’は、目標空燃比を理論
空燃比(14.7:1)とすると、数5式及び数6式で
表される。
On the other hand, the fuel injection amount Timap1 'in the steady operation state and the fuel injection amount Timap2' in the transient operation state, which are determined based on the fluid dynamics model, are obtained by setting the target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio (14.7: Assuming 1), it is expressed by Expression 5 and Expression 6.

【0029】[0029]

【数5】 (Equation 5)

【0030】[0030]

【数6】 (Equation 6)

【0031】この両式において、定常運転状態時のスロ
ットル通過空気量Gth1 と過渡運転状態時のスロットル
通過空気量Gth2 とを比較すると、スロットルの有効開
口面積A1とAのみが異なっている。従って、過渡運転
状態時のスロットル通過空気量Gth2 は、数7式で表す
ことができる。
In both equations, comparing the throttle passing air amount Gth1 in the steady operation state and the throttle passing air amount Gth2 in the transient operation state, only the effective opening areas A1 and A of the throttle are different. Therefore, the throttle-passing air amount Gth2 in the transient operation state can be expressed by Expression 7.

【0032】[0032]

【数7】 (Equation 7)

【0033】数3式及び数7式に基づき、定常時のスロ
ットル弁の有効開口面積と過渡時のスロットル弁の有効
開口面積との比を用いることによって、定常時のスロッ
トル通過空気量Gth1 を基に、過渡運転状態時のスロッ
トル通過空気量Gth2 を表現することができる。
By using the ratio between the effective opening area of the throttle valve in the steady state and the effective opening area of the throttle valve in the transient state based on the equations (3) and (7), the throttle-passing air amount Gth1 in the steady state is calculated. In addition, the throttle passing air amount Gth2 in the transient operation state can be expressed.

【0034】さらに、現在のスロットル弁の有効開口面
積をAとし、定常運転状態時のスロットル弁の有効開口
面積をA1とすると、定常運転状態時のスロットル弁の
有効開口面積A1は、現在のスロットル弁の有効開口面
積Aの一次遅れとして把握できる(図8)。即ち、Aの
一次遅れを「ADELAY 」と呼ぶと、A1とADELAY と
は、ほぼ同様の値となっていることが分る。従って、流
体力学モデルの考え方を用いてモデルを近似する際に
は、A/(Aの一次遅れ)を用いればよい。
Further, assuming that the current effective opening area of the throttle valve is A and the effective opening area of the throttle valve in the steady operation state is A1, the effective opening area A1 of the throttle valve in the steady operation state is It can be grasped as a first-order delay of the effective opening area A of the valve (FIG. 8). That is, if the first-order lag of A is called "ADELAY", it is understood that A1 and ADELAY have substantially the same value. Therefore, when approximating a model using the concept of a fluid dynamic model, A / (first order delay of A) may be used.

【0035】図9に示すように、過渡運転状態では、ス
ロットルが開かれた瞬間は、スロットル前後の差圧が大
きいため、スロットル通過空気量が一気に流れ、次第に
定常状態に落ちつくが、その過渡運転状態におけるスロ
ットル通過空気量Gthは、この比A/ADELAY で表現で
き、定常運転状態では、図9の下側のグラフで示される
ように、この値が”1”となる。以下、この比を「RATI
O-A 」と呼ぶ。
As shown in FIG. 9, in the transient operation state, at the moment when the throttle is opened, the pressure difference before and after the throttle is large, so that the amount of air passing through the throttle flows at a stretch and gradually falls to a steady state. The throttle passing air amount Gth in the state can be expressed by the ratio A / ADELAY. In the steady operation state, this value is "1" as shown in the lower graph of FIG. Hereinafter, this ratio is referred to as "RATI
OA ".

【0036】また、スロットルの有効開口面積は、スロ
ットル開度に大きく依存しており、スロットル開度の変
化にほぼ追随して変化する状態となる(図10)。従っ
て、前述した有効開口面積の一次遅れ値を、スロットル
開度の1次遅れ値と等価的に取り扱うこととした。さら
に、チャンバ充填空気量ΔGb が吸入空気量Gc へ反映
される遅れを解消すべく、このスロットル開度の1次遅
れに加え、値ΔGb の1次遅れも考慮することとした。
The effective opening area of the throttle greatly depends on the throttle opening, and changes substantially following the change in the throttle opening (FIG. 10). Therefore, the above-described first-order lag value of the effective opening area is treated equivalently to the first-order lag value of the throttle opening. Further, in order to eliminate the delay in which the chamber filling air amount ΔGb is reflected on the intake air amount Gc, the first order delay of the value ΔGb is considered in addition to the first order delay of the throttle opening.

【0037】このようして、チャンバ充填空気量Gb を
スロットル通過空気量Gthから算出することで、スロッ
トル通過空気量Gthを基に吸入空気量Gc を求めること
ができる。これによって、構成が簡易になると共に、演
算量も削減できる。具体的には、単位時間ΔT当たりの
吸入空気量Gc は、数8式のように表すことができる。
また、数9式及び数10式を伝達関数の形式で表すと、
数11式が導かれる。この数11式に示すように、吸入
空気量Gc はスロットル通過空気量Gthの1次遅れ値か
ら求めることができる。
Thus, by calculating the chamber filling air amount Gb from the throttle passing air amount Gth, the intake air amount Gc can be obtained based on the throttle passing air amount Gth. This simplifies the configuration and reduces the amount of calculation. Specifically, the intake air amount Gc per unit time ΔT can be expressed as in Expression 8.
Also, when Expressions 9 and 10 are expressed in the form of a transfer function,
Equation 11 is derived. As shown in equation (11), the intake air amount Gc can be obtained from the primary delay value of the throttle passing air amount Gth.

【0038】[0038]

【数8】 (Equation 8)

【0039】[0039]

【数9】 (Equation 9)

【0040】[0040]

【数10】 (Equation 10)

【0041】[0041]

【数11】 [Equation 11]

【0042】そこで、このような一連の演算処理を、図
11にブロック図として示す。なお、吸入空気量Gc は
燃料噴射量と同様に取り扱うことできるため、以下に示
す各ブロック図等では、便宜上、吸入空気量を燃料噴射
量として取り扱うこととする。また、図中、「(1−
B)/(z−B)」は離散系の伝達関数で1次遅れを意
味する。
FIG. 11 is a block diagram showing such a series of arithmetic processing. Since the intake air amount Gc can be handled in the same manner as the fuel injection amount, in the following block diagrams and the like, the intake air amount is handled as the fuel injection amount for convenience. In the figure, "(1-
B) / (z−B) ”means a first-order lag in a discrete transfer function.

【0043】よって、定常運転状態時のある条件下(機
関回転数Ne と吸気圧力Pb によって規定される条件)
でマップ検索により決定される燃料噴射量をTimapと記
すと、実際に出力すべき燃料噴射量Tout は次式より求
めることとした。 Tout =Timap×RATIO-A さらに、シミュレーションを通じて吸入空気の挙動を検
証したところ、チャンバ充填空気量Gb が増加する際と
減少する際では、その挙動が異なっていた。この様子を
図12に示す。図12では、チャンバ充填空気量Gb が
変動する場合の主要因となるスロットル弁の動きに着目
し、このスロットル弁が開き方向に変移する場合及び閉
じ方向に変移する場合における、吸入空気量(スロット
ル通過空気量、気筒吸入空気量、チャンバ充填空気量)
の変化挙動を示している。また、図13に、スロットル
弁の変動に対するチャンバ内の圧力変動を示す。この場
合もスロットル弁が開く方向に変移する場合と閉じる方
向に変移する場合では、チャンバ内の圧力変化の挙動が
相異している。このようにスロットル弁の開き方向と閉
じ方向で吸入空気の挙動が変化するのは、吸入される空
気が圧縮性流体であることがその要因の1つとなってい
ると思われる。
Therefore, under certain conditions in the steady operation state (conditions defined by the engine speed Ne and the intake pressure Pb)
When the fuel injection amount determined by the map search is described as Timap, the fuel injection amount Tout to be actually output is determined by the following equation. Tout = Timap × RATIO-A Further, when the behavior of the intake air was verified through simulation, the behavior was different when the chamber filling air amount Gb increased and decreased. This is shown in FIG. In FIG. 12, attention is paid to the movement of the throttle valve, which is a main factor when the chamber filling air amount Gb fluctuates, and the intake air amount (throttle amount) when the throttle valve moves in the opening direction and in the closing direction. Air flow, cylinder intake air, chamber filling air)
Shows the change behavior. FIG. 13 shows the pressure fluctuation in the chamber with respect to the fluctuation of the throttle valve. Also in this case, the behavior of the pressure change in the chamber is different between the case where the throttle valve shifts in the opening direction and the case where the throttle valve shifts in the closing direction. The reason why the behavior of the intake air changes in the opening direction and the closing direction of the throttle valve in this way seems to be one of the factors that the intake air is a compressible fluid.

【0044】そこで、本実施例にかかる内燃機関の吸入
空気量推定装置では、より一層正確に気筒吸入空気量を
推定すべく、チャンバ充填空気量Gb が増加する場合と
減少する場合で、スロットルの1次遅れの補正係数Bを
個々に設定することとした。
Therefore, the apparatus for estimating the intake air amount of the internal combustion engine according to the present embodiment, in order to more accurately estimate the cylinder intake air amount, determines whether the throttle valve of the throttle increases or decreases when the chamber filling air amount Gb decreases. The first-order lag correction coefficient B is set individually.

【0045】以下、図14のブロック図及び図15のメ
イン・フローチャートを参照して、この吸入空気量推定
装置の動作について説明する。なお、このフローチャー
トは各TDC位置で起動される。
The operation of the intake air amount estimating apparatus will be described below with reference to the block diagram of FIG. 14 and the main flowchart of FIG. This flowchart is started at each TDC position.

【0046】まず、各センサで検出した機関回転数N
e、吸気圧力Pb、スロットル開度θTH、気圧Pa、機
関冷却水温Twなどを読み込む(S10)。また、スロ
ットル開度θTHは、アイドル運転状態のスロットル全閉
開度を学習し、その値を用いる。
First, the engine speed N detected by each sensor
e, intake pressure Pb, throttle opening θTH, pressure Pa, engine cooling water temperature Tw, etc. are read (S10). The throttle opening θTH learns the fully closed throttle opening in the idling operation state and uses the learned value.

【0047】次いで、機関がクランキング(始動)中か
否かを判定し(S20)、クランキング中ではないと判
断された場合には(S20で「NO」)、続いてフュー
エル・カットか否かが判断される(S30)。S30で
「NO」と判断された場合には、機関回転数Neと吸気
圧力PbとをもとしてROM58に格納したマップ(図
6)を検索し、定常運転状態時の燃料噴射量Timap(定
常運転状態時の吸入空気量Gc’)を求める(S4
0)。検索した燃料噴射量Timapは、この後、気圧補正
などを必要に応じて適宜加える(図示せず)。
Next, it is determined whether or not the engine is being cranked (started) (S20). If it is determined that the engine is not being cranked ("NO" in S20), subsequently, it is determined whether or not fuel cut is being performed. Is determined (S30). If "NO" is determined in S30, a map (FIG. 6) stored in the ROM 58 is searched based on the engine speed Ne and the intake pressure Pb, and the fuel injection amount Timap (steady operation) in the steady operation state is searched. The intake air amount Gc 'in the state is obtained (S4).
0). Thereafter, the retrieved fuel injection amount Timap is subjected to pressure correction or the like as needed (not shown).

【0048】次いで、S10で読み込まれたスロットル
開度θTHの1次遅れ値θTH-Dを演算する(S50)。図
16に、ここで行われる演算処理のフローチャートを示
す。なお、このフローチャートも各TDC位置で起動さ
れる。
Next, a primary delay value θTH-D of the throttle opening θTH read in S10 is calculated (S50). FIG. 16 shows a flowchart of the arithmetic processing performed here. This flowchart is also started at each TDC position.

【0049】まず、スロットル開度センサ36から得ら
れるスロットル開度θTHに基づき、運転状態が加速状態
か減速状態かを判断する(S51)。この加減速の判断
は、今回のタイミングで得られるスロットル開度をθTH
(k)とし、前回のタイミングで得られるスロットル開
度をθTH(k−1)とすると、θTH(k)とθTH(k−
1)とを比較することにより行っている。すなわち、θ
TH(k)≧θTH(k−1)であれば加速状態と判断し、
θTH(k)<θTH(k−1)であれば減速状態と判断す
る。
First, it is determined whether the operating state is an acceleration state or a deceleration state based on the throttle opening θTH obtained from the throttle opening sensor 36 (S51). This acceleration / deceleration determination is based on the throttle opening obtained at the current timing
(K), and assuming that the throttle opening obtained at the previous timing is θTH (k−1), θTH (k) and θTH (k−
This is done by comparing 1). That is, θ
If TH (k) ≧ θTH (k−1), it is determined that the vehicle is accelerating,
If θTH (k) <θTH (k−1), it is determined that the vehicle is in a deceleration state.

【0050】このとき、加速状態と判断された場合には
(S51で「YES」)、加速時の補正係数B1 (例え
ば、B1 =0.4)を、スロットル1次遅れ補正係数B
として設定する(S52)。一方、減速状態と判断され
た場合には(S51で「NO」)、減速時の補正係数B
2 (例えば、B2 =0.8)を、スロットル1次遅れ補
正係数Bとして設定する(S53)。
At this time, if it is determined that the vehicle is in the acceleration state ("YES" in S51), the acceleration correction coefficient B 1 (for example, B 1 = 0.4) is replaced with the throttle first delay correction coefficient B 1
(S52). On the other hand, if it is determined that the vehicle is in the deceleration state ("NO" in S51), the correction coefficient B for deceleration is used.
2 (for example, B 2 = 0.8) is set as the throttle primary delay correction coefficient B (S53).

【0051】次いで、このように設定されたスロットル
1次遅れ補正係数Bをもちいて、スロットル開度θTHの
1次遅れ伝達関数「(1−B)/(z−B)」が設定さ
れる(S54)。そして、設定された1次遅れ伝達関数
「(1−B)/(z−B)」とスロットル開度θTHとに
より、スロットル開度の1次遅れ値θTH-Dを演算する
(S55)。
Next, using the throttle primary delay correction coefficient B thus set, a primary delay transfer function "(1-B) / (z-B)" of the throttle opening .theta.TH is set (FIG. 2B). S54). Then, a primary delay value θTH-D of the throttle opening is calculated based on the set primary delay transfer function “(1-B) / (z−B)” and the throttle opening θTH (S55).

【0052】続いて、図15のメイン・フローチャート
に戻り、スロットル開度θTHと吸気圧力Pbをもとに、
前述した手法によって現在のスロットルの有効開口面積
Aを算出する(S60)。次いで、スロットル開度の1
次遅れ値θTH-Dと吸気圧力Pbによりスロットルの有効
開口面積の1次遅れ値ADELAY を算出する(S70)。
Subsequently, returning to the main flowchart of FIG. 15, based on the throttle opening θTH and the intake pressure Pb,
The current effective opening area A of the throttle is calculated by the method described above (S60). Next, the throttle opening 1
A first order delay value ADELAY of the effective opening area of the throttle is calculated from the next delay value θTH-D and the intake pressure Pb (S70).

【0053】次いで、「RATIO-A 」を RATIO-A =(A+ABYPASS)/(A+ABYPASS)DELAY なる式から算出する(S80)。なお、ABYPASSは、ス
ロットル弁を通過せずに、バイパス路32などを経由し
て各気筒燃焼室に吸入される空気量(図14に「リフト
量」として示す)を意味し、正確に吸入空気量を決定す
るためにはこの空気量も勘案する必要があるために、こ
の空気量を考慮して演算を行うものである。具体的に
は、この空気量に対応する値を所定の特性に従ってスロ
ットル開度ABYPASSに換算して求めておいて有効開口面
積Aに加算すると共に、その和(A+ABYPASS)とその
1次遅れの近似値「(A+ABYPASS)DELAY 」の比を求
め、それをRATIO-A とする。
Next, "RATIO-A" is calculated from the equation: RATIO-A = (A + ABYPASS) / (A + ABYPASS) DELAY (S80). ABYPASS means the amount of air (shown as “lift amount” in FIG. 14) that is drawn into each cylinder combustion chamber via the bypass passage 32 or the like without passing through the throttle valve. In order to determine the amount, it is necessary to consider this amount of air, and therefore, the calculation is performed in consideration of this amount of air. Specifically, a value corresponding to the air amount is converted into a throttle opening ABYPASS in accordance with a predetermined characteristic, obtained and added to the effective opening area A, and the sum (A + ABYPASS) and an approximation of the first order delay are obtained. The ratio of the value “(A + ABYPASS) DELAY” is obtained, and is set as RATIO-A.

【0054】このように、分子、分母の双方に加算する
結果、スロットル弁を通過しないで各気筒燃焼室に吸入
される空気量の計測に誤りがあっても、決定される燃料
噴射量への影響度が小さくなる。続いて、S40で検索
して求めたTimap(Gc’)にRATIO-A を乗じ、スロッ
トル通過空気量に相当する燃料噴射量Tout (Gc)を
算出する(S90)。
As described above, as a result of addition to both the numerator and the denominator, even if there is an error in the measurement of the amount of air taken into each cylinder combustion chamber without passing through the throttle valve, the measured fuel injection amount is not increased. Impact is reduced. Subsequently, the fuel injection amount Tout (Gc) corresponding to the throttle passing air amount is calculated by multiplying Timap (Gc ') obtained by searching in S40 by RATIO-A (S90).

【0055】なお、S20においてクランキング中と判
断された場合には(S20で「YES」)、水温Twか
ら所定のテーブル(図示省略)を検索してクランキング
時の燃料噴射量Ticr を算出し(S21)、次いで始動
モードの式(説明省略)に基づいて燃料噴射量Tout を
決定する(S22)。
If it is determined in step S20 that cranking is being performed ("YES" in step S20), a predetermined table (not shown) is searched from the water temperature Tw to calculate the fuel injection amount Ticr during cranking. (S21) Then, the fuel injection amount Tout is determined based on the equation (not described) of the start mode (S22).

【0056】一方、S30においてフューエル・カット
と判断された場合には(S30で「YES」)、燃料噴
射量Tout を零に設定する(S31)。
On the other hand, if it is determined in S30 that the fuel is cut ("YES" in S30), the fuel injection amount Tout is set to zero (S31).

【0057】このように、スロットル1次遅れ補正係数
Bを加速時と減速時とで別持ちにした場合には、スロッ
トル1次遅れ補正係数Bを一定とした場合に較べ、より
正確に吸入空気量が推定できるのかを評価した。この評
価は、機関回転数、吸気圧力等を一定として実施した。
As described above, when the first-order throttle delay correction coefficient B is separately held for acceleration and deceleration, the intake air is more accurately compared to the case where the first-order throttle delay correction coefficient B is fixed. It was evaluated whether the amount could be estimated. This evaluation was performed with the engine speed, intake pressure, and the like kept constant.

【0058】図17(a)〜(c)にその評価結果を示
す。図17(a)はスロットル開度θTHの変移状態を示
しており、スロットルを所定の開度まで急開させ(加速
状態)、その後、所定の開度まで急閉した状態(減速状
態)を示している。このようにスロットルを変移させた
状態では、スロットル1次遅れ補正係数Bを一定とした
場合(図17(b))、スロットルの開き側に比べて閉
じ側の空燃比の挙動に大きなバラツキが生じているのが
確認できる。一方、スロットルの開き側と閉じ側とにお
いて、スロットル1次遅れ補正係数Bをそれぞれ適正な
値に設定した場合には(図17(c))、空燃比のバラ
ツキが図17(b)に比べて低減されており、全期間に
渡って、空燃比がほぼフラットに推移していることが分
る。従って、スロットルの開き側と閉じ側とにおいて補
正係数Bを個々に適正な値に設定することで、吸入空気
量Gc (燃料噴射量Tout )をより正確に推定できるこ
とが確認できた。なお、図17(b)、(c)における
縦軸は、当量比、すなわち、Mst/Mを示している
(Mst:理論空燃比、M:空気消費量/燃料消費
量)。
FIGS. 17A to 17C show the evaluation results. FIG. 17A shows a transition state of the throttle opening θTH, in which the throttle is rapidly opened to a predetermined opening (acceleration state), and thereafter, the throttle is rapidly closed to a predetermined opening (deceleration state). ing. In this state where the throttle is shifted, when the first-order throttle delay correction coefficient B is fixed (FIG. 17B), a large variation occurs in the behavior of the air-fuel ratio on the closed side compared to the open side of the throttle. You can see that. On the other hand, when the throttle first-order lag correction coefficient B is set to an appropriate value on the opening side and the closing side of the throttle (FIG. 17C), the variation in the air-fuel ratio is smaller than that in FIG. 17B. It can be seen that the air-fuel ratio has been substantially flat over the entire period. Therefore, it has been confirmed that the intake air amount Gc (fuel injection amount Tout) can be more accurately estimated by setting the correction coefficient B to an appropriate value individually on the opening side and the closing side of the throttle. The vertical axis in FIGS. 17B and 17C indicates the equivalent ratio, that is, Mst / M (Mst: stoichiometric air-fuel ratio, M: air consumption / fuel consumption).

【0059】ここで、図18を参照して他の実施例を説
明する。前述した実施例では、チャンバ充填空気量Gb
が増減する状況を、その主要因となるスロットル開度の
みに着目して検知したが、この他に以下の要因によって
もチャンバ充填空気量Gb が増減するため、これらを総
合的に勘案してチャンバ充填空気量Gb の増減を検知す
ることとした。すなわち、機関回転数が変化した場合、
インテークマニホルドの形態を機械的に変化させてその
容積を増減させた場合、大気圧が変化した場合、吸気弁
・排気弁の開閉タイミング(バルブタイミング)が変化
した場合、目標となる空燃比が変化した場合などにも、
チャンバ充填空気量Gb が実質的に変化する。
Here, another embodiment will be described with reference to FIG. In the above-described embodiment, the chamber filling air amount Gb
Is detected by focusing only on the throttle opening, which is the main factor, but the chamber filling air amount Gb also increases and decreases due to the following factors. An increase or decrease in the charged air amount Gb is detected. That is, when the engine speed changes,
When the shape of the intake manifold is mechanically changed to increase or decrease its volume, when the atmospheric pressure changes, when the opening / closing timing of the intake and exhaust valves (valve timing) changes, the target air-fuel ratio changes. If you do,
The chamber filling air amount Gb changes substantially.

【0060】そこで、本実施例では、これらの要因を総
合的に勘案してチャンバ充填空気量Gb の増減を検知
し、この結果を基に、スロットル開度の1次遅れ値θTH
-Dを演算する場合を例示する。
Therefore, in this embodiment, an increase or decrease in the chamber filling air amount Gb is detected in consideration of these factors comprehensively, and based on the result, a first order delay value θTH of the throttle opening is set.
An example of calculating -D will be described.

【0061】図18に、スロットル開度の1次遅れ値θ
TH-Dの演算処理を実行するフローチャートを示す。な
お、このフローチャートは、図15に示すメイン・フロ
ーチャートのうち、S50において行われる演算処置を
示すものであり、各TDC位置で起動される。
FIG. 18 shows the primary delay value θ of the throttle opening.
4 shows a flowchart for executing a TH-D calculation process. This flowchart shows the arithmetic processing performed in S50 in the main flowchart shown in FIG. 15, and is started at each TDC position.

【0062】まず、バルブタイミングV/Tが「Hig
h」か「Low」かを判断し(S100)、いずれの場
合においも、図16の処理と同様に、スロットル開度θ
THの変化状態から、運転状態が加速状態か減速状態かを
判断する(S101、S102)。
First, the valve timing V / T is set to “Hig
h "or" Low "(S100), and in any case, the throttle opening .theta.
It is determined whether the operation state is the acceleration state or the deceleration state from the change state of TH (S101, S102).

【0063】S101において、加速状態と判断した場
合には(S101で「YES」)、加速時の補正係数B
3 (例えば、B3 =0.4)をスロットル1次遅れ補正
係数Bとして設定し(S103)、減速状態と判断され
た場合には(S101で「NO」)、減速時の補正係数
4 (例えば、B4 =0.8)を、スロットル1次遅れ
補正係数Bとして設定する(S104)。
If it is determined in S101 that the vehicle is in the acceleration state ("YES" in S101), the correction coefficient B during acceleration is used.
3 (for example, B 3 = 0.4) is set as the throttle first-order delay correction coefficient B (S103). If it is determined that the vehicle is in the deceleration state (“NO” in S101), the correction coefficient B 4 for deceleration is set. (For example, B 4 = 0.8) is set as the throttle primary delay correction coefficient B (S104).

【0064】同様に、S102において、加速状態と判
断された場合には(S102で「YES」)、加速時の
補正係数B5 (例えば、B5 =0.3)をスロットル1
次遅れ補正係数Bとして設定し(S105)、減速状態
と判断された場合には(S102で「NO」)、減速時
の補正係数B6 (例えば、B6 =0.6)を、スロット
ル1次遅れ補正係数Bとして設定する(S106)。こ
のように、バルブタイミングV/Tが「High」のと
き、「Low」の場合に比べ、スロットル1次遅れ補正
係数Bが小さな値となる傾向がある。また、いずれの場
合も、加速時の値が減速時の値に比べて小さな値となる
傾向がある。
Similarly, if it is determined in S102 that the vehicle is accelerating ("YES" in S102), the acceleration coefficient B 5 (for example, B 5 = 0.3) is set to the throttle 1 speed.
Set the next delay correction coefficient B (S105), when it is determined that the deceleration state ( "NO" in S102), the correction coefficient of deceleration B 6 (e.g., B 6 = 0.6), throttle 1 It is set as the next delay correction coefficient B (S106). As described above, when the valve timing V / T is “High”, the primary throttle delay correction coefficient B tends to be smaller than when the valve timing is “Low”. In any case, the value during acceleration tends to be smaller than the value during deceleration.

【0065】続いて、S103〜S106において設定
したスロットル1次遅れ補正係数Bを、機関回転数、大
気圧などに応じてさらに補正する。この場合、まず、図
19(a)〜(d)に示すように、機関回転数Ne、大
気圧PA、吸気空気温度TA及び目標空燃比AFに応じ
た各補正係数KADNe,KADPA,KADTA及び
KADAFを予め求めておき、現在の機関回転数等に応
じて、対応する各種補正係数KADNe,KADPA,
KADTA及びKADAFを検索して求める(S10
7)。次いで、S103〜S106のいずれかで設定し
たスロットル1次遅れ補正係数Bに対して、求めた各種
補正係数KADNe,KADPA,KADTA及びKA
DAFをそれぞれ乗算し、この値を最終的なスロットル
1次遅れ補正係数Bとして設定する(S108)。
Subsequently, the throttle primary delay correction coefficient B set in S103 to S106 is further corrected according to the engine speed, the atmospheric pressure, and the like. In this case, first, as shown in FIGS. 19A to 19D, the correction coefficients KADNe, KADPA, KADTA, and KADAF according to the engine speed Ne, the atmospheric pressure PA, the intake air temperature TA, and the target air-fuel ratio AF. Are determined in advance, and corresponding various correction coefficients KADNe, KADPA,
Search for and obtain KADTA and KADAF (S10
7). Next, with respect to the throttle primary delay correction coefficient B set in any of S103 to S106, the obtained various correction coefficients KADNe, KADPA, KADTA, and KA are obtained.
DAF is multiplied by each, and this value is set as a final throttle primary delay correction coefficient B (S108).

【0066】次いで、このように設定されたスロットル
1次遅れ補正係数Bをもちいて、スロットル開度θTHの
1次遅れ伝達関数「(1−B)/(z−B)」が設定さ
れ(S109)、設定された1次遅れ伝達関数「(1−
B)/(z−B)」とスロットル開度θTHとにより、ス
ロットル開度の1次遅れ値θTH-Dを演算する(S11
0)。
Next, using the throttle primary delay correction coefficient B thus set, a primary delay transfer function "(1-B) / (z-B)" of the throttle opening θTH is set (S109). ), The set first-order lag transfer function “(1-
B) / (z−B) ”and the throttle opening θTH to calculate a first order delay value θTH-D of the throttle opening (S11).
0).

【0067】このようにして求めたスロットル開度の1
次遅れ値θTH-Dを用いて、図15のメイン・フローチャ
ートに従って燃料噴射量Tout を算出する。
The throttle opening 1 thus determined
Using the next delay value θTH-D, the fuel injection amount Tout is calculated according to the main flowchart of FIG.

【0068】なお、図18に示した実施例では、フロー
チャートのS100においてバルブタイミングV/Tが
「High」か「Low」かを判断するとして例示した
が、このS100において、インテークマニホルドの容
積変化を検知してもよい。この場合には、インテークマ
ニホルドの形態を機械的に変化させる制御が伴うため、
この制御信号を検知すればよい。この結果、インテーク
マニホルドの容積が増加する場合には、応答遅れが大き
くなることから、図18のフローチャートのS101に
進み、スロットル1次遅れ補正係数Bは大きな値が設定
される。また、減少する場合には、応答遅れが小さくな
ることから、フローチャートのS102に進み、スロッ
トル1次遅れ補正係数Bは小さな値が設定される。
In the embodiment shown in FIG. 18, it is exemplified that the valve timing V / T is determined to be "High" or "Low" in S100 of the flowchart. However, in this S100, the change in the volume of the intake manifold is determined. It may be detected. In this case, there is control to mechanically change the form of the intake manifold,
What is necessary is just to detect this control signal. As a result, when the volume of the intake manifold increases, the response delay increases, so the process proceeds to S101 in the flowchart of FIG. 18, and the throttle primary delay correction coefficient B is set to a large value. On the other hand, if it decreases, the response delay becomes smaller, and the process proceeds to S102 in the flowchart, where the throttle first-order delay correction coefficient B is set to a small value.

【0069】上記した燃料噴射量Tout の各算出手法
は、簡易なアルゴリズムによって定常運転状態から過渡
運転状態までを表現することができ、定常運転状態時の
燃料噴射量をマップ検索によってある程度保証すること
ができると同時に、複雑な演算を必要とせずに燃料噴射
量を最適に決定することができる。しかも、増加時と減
少時で相異する吸入空気の挙動に応じて、スロットル開
度の1次遅れ補正係数を設定するため、より正確に吸入
空気量を推定することができ、制御性や制御制度をより
一層向上させることができる。
Each of the above-described methods of calculating the fuel injection amount Tout can express from a steady operation state to a transient operation state by a simple algorithm, and the fuel injection amount in the steady operation state is guaranteed to some extent by a map search. At the same time, the fuel injection amount can be optimally determined without requiring complicated calculations. In addition, since the primary delay correction coefficient of the throttle opening is set according to the behavior of the intake air which is different between the time of increase and the time of decrease, the intake air amount can be more accurately estimated, and the controllability and control can be improved. The system can be further improved.

【0070】また、以上説明した実施例では、燃料噴射
量Timapを予めマップ化する例を示したが、これに代え
て、定常運転状態時における吸入空気量Gc ’をマップ
化し、ROM58に格納しておいてもよい。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the fuel injection amount Timap is mapped in advance. Instead, the intake air amount Gc 'in the steady operation state is mapped and stored in the ROM 58. You may keep it.

【0071】さらに、例示した実施例では、推定された
吸入空気量に対応して燃料噴射量を決定することとした
が、この例に限定されるものではなく、この他にも、推
定された吸入空気量に対応し、例えば、点火時期、排気
還流量(EGR量)など、他のエンジン制御パラメータ
を算出することもできる。
Further, in the illustrated embodiment, the fuel injection amount is determined according to the estimated intake air amount. However, the present invention is not limited to this example. Other engine control parameters such as an ignition timing and an exhaust gas recirculation amount (EGR amount) can be calculated according to the intake air amount.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1にかかる
内燃機関の吸入空気量推定装置では、検知手段を備えた
ので、充填空気量Gb の増加、減少を検知でき、さら
に、設定手段によって、この検知結果もとにスロットル
開度の1次遅れ補正係数を個々に設定できる。従って、
充填空気量Gb の増加時と減少時とで相異する吸入空気
の挙動に対応した吸入空気量の推定処理を実施すること
ができる。このため、スロットルを通過する空気量に基
づき気筒内に流入する空気量を、従来よりも一層正確に
推定することが可能となり、内燃機関の制御性をさらに
向上させることができる。
As described above, the intake air amount estimating device for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention includes the detecting means, so that the increase or decrease of the charged air amount Gb can be detected. The primary delay correction coefficient of the throttle opening can be individually set based on the detection result. Therefore,
The process of estimating the intake air amount corresponding to the behavior of the intake air that is different when the charged air amount Gb increases and decreases can be performed. Therefore, it is possible to more accurately estimate the amount of air flowing into the cylinder based on the amount of air passing through the throttle than before, and it is possible to further improve the controllability of the internal combustion engine.

【0073】また、請求項2にかかる内燃機関の吸入空
気量推定装置では、この検知手段を、スロットル開度θ
THの増加、減少に基づいて、充填空気量Gb の増加、減
少を検知する手段として構成したので、充填空気量Gb
が変動する場合の主要因となるスロットル弁の動きに基
づいて吸入空気量の推定処理を実施することができる。
Further, in the device for estimating the intake air amount of an internal combustion engine according to the second aspect, the detecting means is provided with a throttle opening θ.
As a means for detecting an increase or decrease in the charged air amount Gb based on an increase or decrease in TH, the charged air amount Gb
Can be estimated based on the movement of the throttle valve, which is the main factor when the pressure fluctuates.

【0074】また、請求項3にかかる内燃機関の吸入空
気量推定装置では、検知手段により、大気圧の変化など
充填空気量Gb の増減に寄与する他の要因についても検
知することとしたので、吸入空気量をより一層正確に推
定することが可能となる。
Further, in the intake air amount estimating device for an internal combustion engine according to the third aspect, the detecting means also detects other factors contributing to the increase or decrease of the charged air amount Gb, such as a change in the atmospheric pressure. It is possible to more accurately estimate the intake air amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例にかかる内燃機関及び各種センサの配
設位置等を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an arrangement position of an internal combustion engine and various sensors according to an embodiment;

【図2】内燃機関の吸入空気量推定装置における制御装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device in the intake air amount estimating device for the internal combustion engine.

【図3】本実施例で採用した流体力学モデルを示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a fluid dynamic model adopted in the present embodiment.

【図4】図3の流体力学モデルを用いて、スロットル弁
の有効開口面積を流量係数などを用いて算出する手法を
示すブロック図である。
4 is a block diagram showing a method of calculating an effective opening area of a throttle valve using a flow coefficient or the like using the fluid dynamic model of FIG. 3;

【図5】図4の算出で用いる係数のマップ特性を示す説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing map characteristics of coefficients used in the calculation of FIG. 4;

【図6】定常運転状態時の燃料噴射量のマップ特性を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a map characteristic of a fuel injection amount in a steady operation state.

【図7】目標空燃比のマップを示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a map of a target air-fuel ratio.

【図8】スロットルの有効開口面積についてのシミュレ
ーション結果を示すデータ図である。
FIG. 8 is a data diagram showing a simulation result of an effective opening area of a throttle.

【図9】本実施例における定常運転状態と過渡運転状態
とを示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a steady operation state and a transient operation state in this embodiment.

【図10】スロットル開度とスロットルの有効開口面積
との関係を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a throttle opening and an effective opening area of a throttle.

【図11】燃料噴射量(吸入空気量)の算出処理を示す
ブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a calculation process of a fuel injection amount (intake air amount).

【図12】加速・減速時における吸入空気の挙動を示す
データ図である。
FIG. 12 is a data diagram showing behavior of intake air during acceleration / deceleration.

【図13】スロットル弁の開き側と閉じ側でチャンバ内
圧力の挙動が相異することを示すデータ図である。
FIG. 13 is a data diagram showing that the behavior of the pressure in the chamber is different between the opening side and the closing side of the throttle valve.

【図14】運転状態に応じスロットルの1次遅れの補正
係数を個々に設定する場合における、燃料噴射量(吸入
空気量)の算出処理を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a calculation process of a fuel injection amount (amount of intake air) in a case where a correction coefficient for a first-order delay of a throttle is individually set according to an operation state.

【図15】燃料噴射量(吸入空気量)の算出処理を示す
メイン・フローチャートである。
FIG. 15 is a main flowchart showing a calculation process of a fuel injection amount (intake air amount).

【図16】図15のメイン・フローチャートのうち、θ
THの1次遅れ値θTH-Dの算出処置のみを示すフローチャ
ートである。
FIG. 16 is a flowchart showing θ in the main flowchart of FIG.
It is a flowchart which shows only the calculation process of the primary delay value (theta) TH-D of TH.

【図17】(a)はスロットル開度の変移状態を示すデ
ータ図である。(b)はスロットル1次遅れ補正係数B
を一定とした場合において、(a)のようにスロットル
が変移した状態に対応する空燃比の推移を示すデータ図
である。(c)はスロットル1次遅れ補正係数Bをスロ
ットルの開き側と閉じ側とで別持ちとした場合におい
て、(a)のようにスロットルが変移した状態に対応す
る空燃比の推移を示すデータ図である。
FIG. 17A is a data diagram showing a transition state of a throttle opening. (B) is a throttle primary delay correction coefficient B
FIG. 9 is a data diagram showing a change in the air-fuel ratio corresponding to a state in which the throttle shifts as shown in FIG. (C) is a data diagram showing a change in the air-fuel ratio corresponding to a state in which the throttle is shifted as shown in (a) when the throttle first-order delay correction coefficient B is separately held on the opening side and the closing side of the throttle. It is.

【図18】スロットル開度の1次遅れ値の算出処置に関
する、他の実施例を示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart showing another embodiment relating to the calculation processing of the primary delay value of the throttle opening.

【図19】(a)は機関回転数と補正係数KADNeと
の関係を示すグラフ、(b)は大気圧と補正係数KAD
PAとの関係を示すグラフ、(c)は吸入空気温度と補
正係数KADTAとの関係を示すグラフ、(d)は目標
空燃比と補正係数KADFAとの関係を示すグラフであ
る。
19A is a graph showing the relationship between the engine speed and the correction coefficient KADNe, and FIG. 19B is a graph showing the relationship between the atmospheric pressure and the correction coefficient KAD.
FIG. 4C is a graph showing a relationship between PA and PA, FIG. 4C is a graph showing a relationship between intake air temperature and a correction coefficient KADTA, and FIG. 4D is a graph showing a relationship between a target air-fuel ratio and a correction coefficient KADFA.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…内燃機関、12…吸気路、16…スロットル弁、
20…インテークマニホルド、36…スロットル開度セ
ンサ。
10 internal combustion engine, 12 intake path, 16 throttle valve,
20: intake manifold, 36: throttle opening sensor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−42600(JP,A) 特開 平6−74076(JP,A) 特開 平3−260357(JP,A) 特開 昭62−265449(JP,A) 特開 平8−42380(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00 F02D 13/00 - 28/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-7-42600 (JP, A) JP-A-6-74076 (JP, A) JP-A-3-260357 (JP, A) JP-A-62-1987 265449 (JP, A) JP-A-8-42380 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-45/00 F02D 13/00-28/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】機関回転数Ne 、スロットル開度θTH及び
チャンバ内圧力Pb を含む、内燃機関の運転状態を検出
する第1の手段と、 少なくとも、前記第1の手段で検出された前記機関回転
数Ne と前記チャンバ内圧力Pb とを基に、定常運転状
態時における燃焼室への吸入空気量Gc ’を求める第2
の手段と、 少なくとも、前記第1の手段で検出された前記スロット
ル開度θTHと前記チャンバ内圧力Pb とを基に、スロッ
トルの第1有効開口面積Aを求める第3の手段と、 前記スロットルの第1有効開口面積Aの1次遅れ値を求
め、その値をスロットルの第2有効開口面積ADELAY と
する第4の手段と、 前記第3の手段で求めた第1有効開口面積Aと前記第4
の手段で求めた第2有効開口面積ADELAY とを基に、前
記吸入空気量Gc ’を補正することで、実吸入空気量G
c を、 Gc =Gc ’×(A/ADELAY ) として求める第5の手段とを備え、 スロットルから燃焼室に至る吸気系をモデル化して1つ
のチャンバとみなし、この吸気系モデルに基づき、この
燃焼室へ吸入される実吸入空気量Gc を推定する内燃機
関の吸入空気量推定装置において、 前記第4の手段は、 前記チャンバ内に充填される充填空気量Gb の増加、減
少を検知する検知手段と、 前記検知手段の検知結果を受けて、前記充填空気量Gb
が増加した場合と減少した場合とで、前記スロットル開
度の1次遅れ補正係数Bを個々に設定する設定手段と、 前記設定手段で設定された1次遅れ補正係数Bを基に、
前記スロットルの第1有効開口面積Aの1次遅れ値を求
める演算手段と、 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。
1. A first means for detecting an operating state of an internal combustion engine including an engine speed Ne, a throttle opening .theta.TH, and a chamber pressure Pb, and at least the engine speed detected by the first means. A second calculation of the intake air amount Gc 'into the combustion chamber in the steady operation state based on the number Ne and the chamber pressure Pb.
Means for determining a first effective opening area A of the throttle based on at least the throttle opening θTH detected by the first means and the pressure Pb in the chamber; Fourth means for obtaining a first-order lag value of the first effective opening area A and using the value as a second effective opening area ADELAY of the throttle; and the first effective opening area A obtained by the third means and the 4
The actual intake air amount Gc 'is corrected by correcting the intake air amount Gc' based on the second effective opening area
and a fifth means for determining c as Gc = Gc '× (A / ADELAY). The intake system from the throttle to the combustion chamber is modeled as one chamber, and based on this intake system model, In the intake air amount estimating device for an internal combustion engine for estimating an actual intake air amount Gc drawn into a chamber, the fourth means includes a detecting means for detecting an increase or a decrease in the charged air amount Gb filled in the chamber. Receiving the detection result of the detection means, and
Setting means for individually setting the first order delay correction coefficient B of the throttle opening depending on whether the value has increased or decreased; based on the first order delay correction coefficient B set by the setting means,
Calculating means for calculating a first-order lag value of the first effective opening area A of the throttle.
【請求項2】前記検知手段は、前記充填空気量Gb の増
加、減少を、前記スロットル開度θTHの増加及び減少に
基づいて検知することを特徴とする請求項1記載の内燃
機関の吸入空気量推定装置。
2. The intake air for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said detecting means detects an increase or a decrease in said charged air amount Gb based on an increase or a decrease in said throttle opening θTH. Quantity estimation device.
【請求項3】前記検知手段は、インテークマニホルドの
容積変化、内燃機関のバルブタイミングの変化、大気圧
の変化及び目標空燃比の変化のうち、少なくともいずれ
か1つの変化に基づいて、前記充填空気量Gb の増加、
減少を検知することを特徴とする請求項1又は2記載の
内燃機関の吸入空気量推定装置。
3. The method according to claim 1, wherein the detecting means detects a change in the volume of the intake manifold, a change in a valve timing of the internal combustion engine, a change in the atmospheric pressure, and a change in the target air-fuel ratio. Increase in the amount Gb,
3. The intake air amount estimating device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a decrease is detected.
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