JP3959957B2 - Engine internal EGR amount estimation method, variable valve control method using the internal EGR amount estimation value, cylinder intake air amount calculation method, and ignition timing control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸・排気弁の開閉時期を任意に可変制御できるエンジンにおいて、内部EGR量を推定し、また、該推定された内部EGR量を用いて可変動弁の制御、シリンダ吸入空気量の算出および点火時期制御を行う技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来一般のエンジンでは、スロットル弁の開度によって吸入空気量を制御するが、近年、電磁駆動式の吸・排気弁を備え、主として吸気弁の閉時期の制御によって吸入空気量を制御するようにしたものが提案されている(特開平10−37727号公報参照) 。
【0003】
この種の吸入空気量制御では、スロットル弁を備えない場合は略大気圧に維持される吸気圧力、またスロットル弁を併用する場合はスロットル弁開度に応じた吸気圧力に対し、吸気弁の閉時期により決定される有効吸気行程に応じたシリンダ吸入空気の体積量を制御することで、要求トルクに応じた目標空気量(要求吸入空気量)を得るように制御することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のように主として吸気弁の閉時期によって吸入空気量を制御する場合、燃焼室内の残ガス量(内部EGR量)に加えて目標空気量相当の新気量がシリンダ内に含まれるピストン位置で吸気弁を閉じるように制御する必要がある。
【0005】
前記可変動弁の場合、吸・排気弁のオーバーラップの有無及びオーバーラップ量の変化によって、内部EGR量は大きく変化する。特に、電磁駆動式などの開閉の応答性が高い可変動弁の場合は、オーバーラップ期間中は排気弁及び吸気弁が共に略全開状態でオーバーラップするので、内部EGR量の変化が大きい。
したがって、目標空気量に対応した吸気弁の閉時期を、内部EGR量に対して固定的な補正又は所定の運転状態のみを考慮した単純な補正を行なったのでは、良好な吸入空気量制御ひいてはエンジントルク制御を行えないことが判明した。また、運転状態に応じて、適度な内部EGR量を得るべく排気弁の目標閉時期、吸気弁の目標開時期等を設定し、それに合わせて吸気弁の目標閉時期を補正したとしても、実際の内部EGR量は、バルブタイミング以外の要因によっても大きく変化するので良好な制御を行なうことができない。
【0006】
以上のことから、可変動弁で応答性良く制御するためには、過渡的に大きく変化する内部EGR量を正確に把握することが要求される。
また、シリンダ吸入空気量を高精度にフィードバック制御し、さらにはそれによって高精度な空燃比制御を行うこと、その他の目的でシリンダ吸入空気量を高精度に推定したり、点火時期を燃焼効率が最適となるように制御するためなどにも、内部EGR量を正確に把握することが要求される。
【0007】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、吸・排気弁の開閉時期を可変制御するエンジンにおいて、内部EGR量を応答性よく高精度に推定し、さらには各種エンジン制御を良好に行えるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1にかかるエンジンの内部EGR量推定方法の発明は、
排気弁の閉時期を可変制御できる可変動弁装置を備えたエンジンにおいて、
排気弁の閉時期に基づいて、内部EGR量の基本値を算出し、排気弁の開期間と吸気弁の開期間とがオーバーラップしないときは、該基本値をそのまま内部EGR量として推定し、オーバーラップするときは、該オーバーラップ状態に応じて前記基本値を補正して内部EGR量を推定することを特徴とする。
【0009】
請求項1に係る発明によると、
吸・排気弁のオーバーラップが無い状態での内部EGR量の基本値を、排気弁の閉時期に基づいて算出した上で、オーバーラップがあるときは、吹き返し等による内部EGR量の増量があるので、該オーバーラップ状態に応じて前記基本値を補正することにより、内部EGR量を推定する。
このようにすれば、吸・排気弁のオーバーラップが無い状態での内部EGR量の基本値をオーバーラップ状態に応じて補正することで、高精度に内部EGR量を推定できる。
【0010】
また、請求項2に係る発明は、
前記内部EGR量の推定に用いる排気弁の閉時期として、排気弁の目標閉時期を用いることを特徴とする。
請求項2に係る発明によると、センサによって排気弁の閉時期を検出する場合に比較して、制御の目標値を用いることで簡素化できる。
【0011】
また、請求項3に係る発明は、
前記内部EGR量の基本値を、排気弁の閉時期の他、エンジン回転速度に基づいて算出することを特徴とする
【0013】
このようにすれば、吸・排気弁のオーバーラップが無い状態での内部EGR量の基本値は、排気弁の閉時期により大方は決まるが、エンジン回転速度により多少の変化を伴なうので、該エンジン回転速度も考慮することにより、高精度に算出され、オーバーラップがあるときは、該基本値をオーバーラップ状態に応じて補正することで、高精度に内部EGR量を推定できる。
【0014】
また、請求項4に係る発明は、
排気弁の開期間と吸気弁の開期間とがオーバーラップするときには、前記オーバーラップ状態に応じて設定したオーバーラップ補正量を前記基本値に加算して内部EGR量の推定値を算出することを特徴とする。
請求項4に係る発明によると、
前記基本値は吸・排気弁のオーバーラップが無い状態での内部EGR量として算出され、オーバーラップ補正量は、オーバーラップ状態に応じた影響分が設定されるので、これらを加算して容易に内部EGR量を推定することができる。
【0015】
また、請求項5に係る発明は、
排気弁の開期間と吸気弁の開期間とがオーバーラップするときには、排気上死点と排気弁の閉時期との間隔が増大するにしたがって、前記基本値を増大することを特徴とする。
請求項5に係る発明によると、
内部EGR量の基本値は、吸・排気弁のオーバーラップが無い状態でシリンダ内に残留する既燃ガス量であり、該既燃ガス量は、排気弁の閉時期におけるピストン位置で定まるシリンダ容積が最小となる排気上死点で最小となり、排気上死点からの間隔が増大してシリンダ容積が増大するにしたがって増大する。
【0016】
したがって、上記特性に合わせて基本値を設定することで適正に基本値を設定できる。
また、請求項6に係る発明は、
排気弁の開期間と吸気弁の開期間とがオーバーラップするときには、排気弁の閉時期が排気上死点前にあるときは、エンジン回転速度が大きいときほど、前記基本値を増大することを特徴とする。
【0017】
請求項6に係る発明によると、
同一ピストン位置でも排気弁の閉時期が排気上死点前にあるときは、残留ガスがやや圧縮された状態で排気弁が閉じ、エンジン回転速度が大きいときほど慣性により圧縮度合いが増大して残ガス量(内部EGR量)が増大する。
そこで、上記傾向にしたがって基本値を排気弁の閉時期が排気上死点前にあるときは、エンジン回転速度が大きいときほど、前記基本値を増大することにより、基本値を適正値に設定することができる。
【0018】
また、請求項7に係る発明は、
排気弁の開期間と吸気弁の開期間とがオーバーラップするときには、排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときは、エンジン回転速度が大きいときほど、前記基本値を減少することを特徴とする。
同一ピストン位置でも排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときは、一旦排気通路に排出した排気をシリンダ内に引き戻す状態で排気弁が閉じるので、排気の戻りに遅れを生じる分、残留ガス量つまり内部EGR量は減少する。そして、その傾向は、エンジン回転速度Neが大きいときほど慣性が大きくなって、強められる。
【0019】
そこで、上記傾向にしたがって基本値を排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときは、エンジン回転速度が大きいときほど、前記基本値を減少することにより、基本値を適正値に設定することができる。
また、請求項8に係る発明は、
排気弁の開期間と吸気弁の開期間とのオーバーラップ量が増大するほど前記オーバーラップ補正量を増大することにより、内部EGR量の推定値を増大することを特徴とする。
【0020】
請求項8に係る発明によると、
基本的に吸・排気弁のオーバーラップ量が増大するほど、オーバラップ中に排気のシリンダ内へ戻り量が増大して内部EGR量が増大するので、この傾向に応じてオーバーラップ補正量を増大することにより、内部EGR量の推定値を適正に増大できる。
【0021】
また、請求項9に係る発明は、
排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときは、該閉時期の排気上死点からの遅角量が増大するにしたがって、前記オーバーラップ補正量を減少することにより、内部EGR量の推定値を減少することを特徴とする。
請求項9に係る発明によると、
排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときのオーバーラップ中はピストンが下降しているため、該閉時期が排気上死点から離れるほどシリンダ内の吸入負圧が発達して吸気ポート内の吸気負圧との差圧が小さくなって、排気が吸気ポートへ吹き返しされにくくなり、また、非オーバーラップ時と比較したときの排気のシリンダ内への戻り量の差も小さくなる。つまりオーバーラップによる内部EGR量の増量分は、排気弁の閉時期が排気上死点から離れるに従って減少する。
【0022】
そこで、排気弁閉時期の排気上死点からの遅角量が増大するにしたがって、前記オーバーラップ補正量を減少することにより、内部EGR量の推定値を適正値に算出することができる。
また、請求項10に係る発明は、
吸気負圧の絶対値が増大するにしたがって、前記オーバーラップ補正量を増加することにより、内部EGR量の推定値を増大することを特徴とする。
【0023】
請求項10に係る発明によると、
吸気負圧の絶対値が増大するにしたがって、排気圧との差圧が増大するので、オーバラップ中にシリンダ内に戻されまたは吸気ポートへの吹き返し後にシリンダ内に吸入される排気の量が増大する。
そこで、吸気負圧の絶対値が増大するにしたがって、前記オーバーラップ補正量を増加することにより、内部EGR量の推定値を適正に増大できる。
【0024】
また、請求項11に係る発明は、
前記オーバーラップ量により決定した基本補正値を、吸気圧と前記排気弁の閉時期とに基づいて決定した吸気圧補正量を用いて補正することにより、前記オーバーラップ補正量を算出することを特徴とする。
請求項11に係る発明によると、
既述のオーバーラップ量に応じた内部EGR量の特性に基づいて決定した基本補正値を、既述の吸気圧と前記排気弁の閉時期に応じた特性に基づいて決定した吸気圧補正量を用いて補正することにより、前記オーバーラップ補正量を適正値に算出することができる。
【0025】
また、請求項12に係る発明は、
前記オーバーラップ量は、オーバーラップ量相当のクランク角期間を時間換算した値を用いることを特徴とする。
請求項12に係る発明によると、
吸・排気弁のオーバーラップによる内部EGR量の変化は、オーバーラップされている時間の間に生じるものであるから、オーバーラップ量相当のクランク角期間を時間換算した値を用いることにより、オーバーラップの基本補正値を適正値に算出することができる。
【0026】
また、請求項13に係る発明は、
前記基本補正値は、オーバーラップ量に応じて設定された基本補正値に対し、排気弁の閉時期が排気上死点前にあるときは、該排気弁の閉時期による補正は行わず一定に維持し、前記排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときは、該閉時期の該排気上死点からの遅角量と比例する減少補正量を、前記オーバーラップ量に応じて設定された基本補正値から減算補正した値であることを特徴とする。
【0027】
請求項13に係る発明によると、
既述したように、オーバーラップ量の増大に応じて内部EGR量は増大し、かつ、排気弁の閉時期が排気上死点前にあるときは、オーバーラップ中吸気ポートへの吹き返しが支配的となるので、排気弁閉時期によらず内部EGR量の増量分は略一定となり、一方、排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときは、排気上死点からの遅角量が増大するにしたがって、オーバーラップ中の内部EGR量の増量分が減少する。
【0028】
そこで、オーバーラップ量の増大に応じて設定した基本補正値を、排気弁の閉時期が排気上死点前にあるときは、そのまま基本補正値として設定し、排気弁の閉時期が排気上死点後にあるときは、該閉時期の該排気上死点からの遅角量と比例する減少補正量を、前記オーバーラップ量の増大に応じて設定した基本補正値から減算補正した値を、新たに基本補正値として設定することで、基本補正値を適正値に算出することができる。
【0029】
また、請求項14に係る発明は、
吸気圧と排気弁の閉時期に応じた吸気圧補正量として吸気圧補正係数を決定し、前記基本補正値に該吸気圧補正係数を乗じて前記オーバーラップ補正量を算出することを特徴とする。
請求項14に係る発明によると、
既述の吸気圧と排気弁の閉時期に応じたオーバーラップ中の内部EGR量の変化に基づいて吸気圧補正係数を決定し、前記基本補正値に該吸気圧補正係数を乗じることで、オーバーラップ補正量を容易に適正値に算出することができる。
【0030】
また、請求項15に係る発明は、
吸気負圧の絶対値が増大するにしたがって前記吸気圧補正量を増大し、排気弁の閉時期が排気上死点後にあり、かつ、吸気負圧の絶対値が所定値より高いときは、該閉時期の該排気上死点からの遅角量に応じて前記吸気圧補正量を増大することを特徴とする。
【0031】
請求項15に係る発明によると、
既述のように吸気負圧の絶対値が増大するにしたがってオーバーラップ中の内部EGR量が増大するので吸気圧補正量を増大する一方、排気弁閉時期が排気上死点から離れるほどオーバーラップの有無によるシリンダ内の圧力の差が小さくなるので排気の戻り量の増量分が減少する傾向があるが、吸気負圧の絶対値が所定以上増大すると、やはりオーバーラップの有無によるシリンダ内の圧力の差が大きくなって増量分が大きく維持されるので、吸気負圧の絶対値が小さいときより、吸気圧補正量を増大する。
【0032】
これにより、吸気圧に応じて高精度に吸気圧補正量が設定されるので、オーバーラップ補正量を適正値に算出することができる。
また、請求項16に係る可変動弁の制御方法の発明は、
吸気弁および排気弁の開閉時期を可変制御できる可変動弁装置を備えたエンジンにおいて、前記請求項1〜請求項15のいずれか1つに記載された内部EGR量の推定方法を用いて内部EGR量を推定し、エンジンの運転状態に基づいて目標空気量を算出し、前記内部EGR量の推定値と前記目標空気量の算出値とに基づいて、吸気弁の目標閉時期を算出し、該算出された目標閉時期となるように吸気弁の閉時期を制御することを特徴とする。
【0033】
請求項16に係る発明によると、
既述のようにして高精度に推定された内部EGR量と、エンジン運転状態毎に算出した目標空気量とに基づいて、吸気弁の目標閉時期が算出され、該目標閉時期となるように吸気弁の閉時期が制御される。
このようにすれば、エンジン運転状態に応じて吸・排気弁のオーバーラップの有無、オーバーラップ量の変化等により大きく変化する内部EGR量を逐次高精度に推定しつつ吸気弁の閉時期を補正制御するので、目標吸入空気量に見合った新気量が得られ、高精度なトルク制御を行える。
【0034】
また、請求項17に係るエンジンのシリンダ吸入空気量算出方法の発明は、
前記請求項1〜請求項15のいずれか1つに記載された内部EGR量の推定方法を用いて内部EGR量を推定し、該内部EGR量の推定値を用いてシリンダに吸入される空気量を算出することを特徴とする。
請求項17に係る発明によると、
既述のようにして高精度に推定された内部EGR量を用いることにより、シリンダに吸入される全ガス量から内部EGR量を減算した量であるシリンダ吸入空気量を高精度に算出することができる。
【0035】
また、請求項18に係る発明は、
前記内部EGR量の推定値と、吸気弁閉時期から算出されるシリンダ容積とに基づいてシリンダ内の体積空気量を算出すると共に、吸気マニホールド内の質量空気量を算出し、該シリンダ内の体積空気量と吸気マニホールド内の質量空気量および吸気マニホールド容積とに基づいてシリンダに吸入される質量空気量を算出することを特徴とする。
【0036】
請求項18に係る発明によると、
吸気弁閉時期からシリンダ容積すなわちシリンダに吸入される全体積ガス量が算出され、該全体積ガス量から前記内部EGR量(体積)の推定値を減算することでシリンダに吸入される体積空気量が算出される。
吸気マニホールド内の圧力、温度と、吸気行程終了時のシリンダ内の圧力、温度が等しいと仮定すれば、吸気マニホールド内の質量空気量を吸気マニホールド容積で除算した吸気マニホールド内の空気密度とシリンダ内の空気密度が等しいので、この関係を用いてシリンダに吸入される質量空気量を算出することができる。
【0037】
また、請求項19に係る発明は、
前記吸気マニホールド内の質量空気量は、該吸気マニホールド内の質量空気の流入量と流出量の収支計算を行って算出することを特徴とする。
請求項19に係る発明によると、
エアフローメータなどで検出される吸気マニホールド内への質量空気の流入量と、シリンダに吸入される質量空気量として逐次算出される吸気マニホールド内からの質量空気の流出量と、の収支計算を行うことで、吸気マニホールド内の質量空気量を逐次高精度に算出することができる。
【0038】
また、請求項20に係るエンジンの点火時期制御方法の発明は、
前記請求項1〜請求項15のいずれか1つに記載された内部EGR量の推定方法を用いて内部EGR量を推定し、該内部EGR量の推定値を用いて点火時期を制御することを特徴とする。
請求項20に係る発明によると、
既述のようにして高精度に推定された内部EGR量を用いることにより、燃焼状態を高精度に把握して点火時期を適正に制御することができる。
【0039】
また、請求項21に係る発明は、
前記内部EGR量の推定値に基づいてシリンダ内の全ガス量に対する残ガス量の質量比である残ガス率を算出し、該残ガス率に基づいて燃焼速度を算出し、該燃焼速度に基づいて点火開始から燃焼圧力がピークとなるまでの燃焼反応時間を算出し、該燃焼反応時間に基づいてMBT(最大トルク発生点火時期)を算出して、該MBTとなるように点火時期を制御することを特徴とする。
【0040】
請求項21に係る発明によると、
内部EGR量に基づいて算出した残ガス率により燃焼速度を高精度に推定でき、以って、過渡時にもMBTを正確に算出して、最適な点火時期制御を行え、ひいては燃費を向上できる。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図である。
エンジン1の各気筒のピストン2により画成される燃焼室3には、点火栓4を囲むように、電磁駆動式の吸気弁5及び排気弁6を備えている。7は吸気通路、8は排気通路である。
【0042】
吸気弁5及び排気弁6の電磁駆動装置(可変動弁装置)の基本構造を図2に示す。弁体20の弁軸21にプレート状の可動子22が取付けられており、この可動子22はスプリング23,24により中立位置に付勢されている。この可動子22の下側に開弁用電磁コイル25が配置され、上側に閉弁用電磁コイル26が配置されている。
【0043】
そして、エンジン1の始動前にこれら開弁用電磁コイル25及び閉弁用電磁コイル26を交互に通電して可動子22を共振させ、振幅が十分大きくなったところで、いずれかの電磁コイルに可動子22を吸着保持する。
その後は、閉弁から開弁させる際は、可動子22を吸着している上側の閉弁用電磁コイル26への通電を停止した後、スプリング23の付勢力で可動子22を下方に移動させ、下側の開弁用電磁コイル25に十分接近したところから該開弁用電磁コイル25を通電して可動子22を吸着することにより、弁体20をリフトさせて開弁させる。
【0044】
逆に、開弁から閉弁させる際は、可動子22を吸着している下側の開弁用電磁コイル25への通電を停止した後、スプリング24の付勢力で可動子22を上方へ移動させ、上側の閉弁用電磁コイル26に十分接近したところから該閉弁用電磁コイル26を通電して、可動子22を吸着することにより、弁体20をシート部に着座させて閉弁させる。
【0045】
なお、本実施形態では、可変動弁装置として、電磁駆動式のものを用いたが、油圧駆動式のもの等を用いることもできる。
図1に戻って、吸気通路7には、マニホールド部の上流に、吸入空気量を検出するエアフロメータ9、開度を電子制御されるスロットル弁10が設けられ、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁11が設けられている。
【0046】
ここにおいて、吸気弁5、排気弁6、スロットル弁10、燃料噴射弁11及び点火栓4の作動は、コントロールユニット12により制御され、このコントロールユニット12には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりエンジン回転速度を検出可能なクランク角センサ13、アクセル開度(アクセルペダルの踏込み量)を検出するアクセルペダルセンサ14等から、信号が入力されている。
【0047】
そして、アクセル開度,エンジン回転速度等のエンジンの運転条件に基づいて目標トルクが得られるように主として吸気弁5の閉時期の制御によって吸入空気量が制御される。また、排気エミッション特にNOx排出量低減のため、運転条件に応じて適度な内部EGR量に制御されるように、排気弁6の閉時期と吸気弁5の開時期と(さらには、排気弁6の開時期)が制御されるが、実際には、内部EGR量はこれらのバルブタイミング以外の要因によっても変化するので、運転状態毎に内部EGR量を推定し、該推定された内部EGR量に応じて吸気弁5の閉時期を補正制御する。
【0048】
また、前記各種センサ類により検出された値に基づいて、吸入空気量が検出され、該吸入空気量に基づいて前記燃料噴射弁9からの燃料噴射量が制御される。以下に、本発明に係る内部EGR量の推定に基づく第1の実施形態として、吸気弁の閉時期制御の実施形態を、図に基づいて説明する。
図3は、メインルーチンのフローチャートである。
【0049】
ステップ1では、アクセルペダルセンサ14によって検出されたアクセル開度及びクランク角センサ13によって検出されたエンジン回転速度等を読み込み、これらの運転状態パラメータに基づいて、要求トルクに見合った目標空気量FQH0EMを算出する。
ステップ2では、内部EGR量の吸・排気弁のオーバーラップが無い状態における基本値EVEGR0を算出する。該算出は、図4のサブルーチンに従って行なわれる。即ち、ステップ21,22でエンジン回転速度Neと排気弁の目標閉時期(EVC)を読み込み、ステップ23でこれらに基づいて、図7に示すような特性データに基づいて作成されたマップテーブルを検索して、内部EGR量の基本値EVEGR0を、前記目標空気量FQH0EMに対するEGR率として算出する。該基本値EVEGR0は、吸・排気弁のオーバーラップが無い状態でシリンダ内に残留する既燃ガス量であるから、排気弁の閉時期EVCにおけるピストン位置で定まるシリンダ容積が小さいほど少なくなり、図7に示すように排気上死点で最小となるが、同一ピストン位置でもEVCが排気上死点前にあるとき(以下適宜BTDCという)は、残ガスがやや圧縮された状態で排気弁が閉じるのに対し、EVCが排気上死点後にあるとき(以下適宜ATDCという)は、一旦排気通路に排出した排気をシリンダ内に引き戻す状態で排気弁6が閉じるので、排気の戻りに遅れを生じる分、残ガス量つまり内部EGR量は減少する。またその傾向は、慣性によるものであるため、エンジン回転速度Neによっても変化し、エンジン回転速度Neが大きいときほど慣性が大きくなって、内部EGR量に及ぼす影響が大きくなる。特に、排気弁の閉時期EVCがATDCにあるときは排気の流れが変換するため慣性の影響が大きいので、エンジン回転速度Neの増大による内部EGR量の減少量が大きくなる。また、排気上死点から離れたところでは、ピストンスピードが大きいのでエンジン回転速度Neの変化による内部EGR量の変化量が増大する。
【0050】
図3に戻って、ステップ3では、排気弁6の目標閉時期EVCと吸気弁5の目標開時期IVOとがオーバーラップしているか否かを判定する。
そして、オーバーラップしていないと判定されたときには、ステップ4へ進んでオーバーラップによる内部EGR量の補正量OLEGR1を0にセットする。これにより、内部EGR量は、前記基本値EVEGR0に決定される。
【0051】
また、ステップ3で吸・排気弁がオーバーラップしていると判定された場合は、ステップ5へ進んで、該オーバーラップ時の基本補正値OLEGR0を算出する。
該算出は、図5のサブルーチンに従って行なわれる。
即ち、図5のステップ31,32,33でエンジン回転速度Ne、排気弁6の目標閉時期EVC、吸気弁5の目標開時期IVOを順次読み込み、ステップ34で、これらの入力値に基づいて、次式によりオーバーラップ量(クランク角期間)をオーバーラップ時間OLTIMEに換算する。
【0052】
OLTIME=(EVC−IVO)/Ne
次いで、ステップ35では、前記オーバーラップ時間OLTIMEに基づいて、予めオーバーラップ時間OLTIMEに対応して設定された値OLEGC0をマップテーブルから検索する。ここで、オーバーラップ時間OLTIMEの増大によって内部EGR量が増大するので、前記値OLEGC0は、オーバーラップ時間OLTIMEの増大に応じて増大して設定されている。
【0053】
ステップ36では、排気弁6の目標閉時期EVCがBTDCにあるかATDCにあるかを判別する。
ステップ36で、EVCがBTDCにあると判定されたときは、ステップ37へ進んで、前記ステップ35で検索された値OLEGC0を、そのままオーバーラップ時の基本補正値OLEGR0として設定する。
【0054】
また、ステップ36でEVCがATDCにあると判定されたときは、ステップ38へ進んで、前記の検索値OLEGC0を目標閉時期EVCに応じて次式のように補正した値を、オーバーラップ時の基本補正値OLEGR0として設定する。
OLEGR0=OLEGC0−EVC(上死点後の遅角量)×定数
即ち、内部EGR量の基本値に対する吸・排気弁のオーバーラップ時における変化量(増量)は、オーバーラップ量(時間)が同一でも、排気弁の閉時期EVCによって吹き返しの影響度が異なることなどによって異なる。図8は、エンジン回転速度Ne、吸気圧一定の条件で、複数のオーバーラップ量(時間)について、EVCによる内部EGR量の増量分の変化を示したものである。図示のように、EVCがBTDCにあると判定されたときは、オーバーラップによる内部EGR量の増量はEVCによらず略一定に維持される。これは、EVCがBTDCにあるときは、オーバーラップ中にシリンダ内の既燃ガスは、排気ポートへの掃気よりも低圧側の吸気ポート側への吹き返しの方が支配的になっていき、該吹き返された既燃ガスがその後の吸気行程で再度吸い込まれるためEGR率として略一定になるからである。したがって、前記ステップ37のように、EVC(上死点前の進角量)による補正は行わない。
【0055】
一方、EVCがATDCにあると判定された場合は、オーバーラップ中はピストンが下降しているため、吸気ポート側への吹き返し量は減少し、かつ、EVCが上死点から離れるほどシリンダ内の吸入負圧が発達して吸気ポート内の吸気負圧との差圧が小さくなるので、吹き返しされにくくなる。また、オーバーラップ時は非オーバーラップ時と比較すると、吸気弁が開いてシリンダ内に吸気負圧が伝達されることにより排気ポートからシリンダへの排気の戻り量が増大し(掃気効率が低下する)、その分内部EGR量が増大するが、この増量分は、オーバーラップ期間が上死点付近にあるときは大きいが、オーバーラップ期間が上死点から離れるに従って小さくなると考えられる。即ち、オーバーラップ期間が上死点に近いときには、吸気弁が開かれない非オーバーラップ時と比較して、シリンダ内が吸気負圧を受ける影響が大きいので、排気の戻りによる内部EGR量の増量分は大きい。これに対し、オーバーラップ期間が上死点から離れているときは、この期間に吸気弁が開かれない非オーバーラップ条件でピストン下降により増大するシリンダ内の吸入負圧と、オーバーラップにより吸気ポートからシリンダに伝わる吸気負圧との差が小さくなるため、排気の戻り量は、オーバーラップ時と非オーバーラップ時とで、差が小さくなる。つまりオーバーラップによる排気の戻りによる内部EGR量の増量分は、オーバーラップ期間(又はEVC)が上死点から離れるに従って減少する。
【0056】
以上のような理由で、図8に示すように、EVCがATDCにあるときは、オーバーラップによる内部EGR量の増量は、EVCが上死点から離れるに従って減少する。
したがって、前記ステップ38のように、EVC(上死点後の遅角量)に比例する減量補正を行なう。
【0057】
図3に戻って、ステップ6では、前記のようにして算出されたオーバーラップ時の基本補正値OLEGR0を吸気圧(ブースト圧)に応じて補正するための補正係数OLEGCBを算出する。
即ち、前記基本補正値OLEGR0は、吸気圧一定(−50mmHg)の条件でのオーバーラップ時の内部EGR量増量分として算出されたが、オーバーラップ量(時間)、EVCが同一であっても吸気圧が変化すると、それによってオーバーラップ時の吹き返し量等が変化するので、該吸気圧に応じた補正を行なう必要がある。即ち、スロットル弁を備えず吸気圧が略大気圧一定で制御される場合は、補正の必要はないが、ブレーキ用のバキューム圧や蒸発燃料、ブローバイガスの吸気系への吸引負圧を必要とする場合には、前記スロットル弁10の開度を適度に絞って所定の吸気圧に制御した上で、吸気弁5の閉時期による吸入空気量制御を行う場合には、前記吸気圧に応じた補正が必要である。
【0058】
該吸気圧に応じた補正係数OLEGCBの算出は、図6のサブルーチンに従って行なわれる。即ち、ステップ41では前記スロットル弁開度制御による吸気圧制御において算出される目標吸気圧を読み込み、ステップ42では、排気弁6の目標閉時期EVCを読み込み、ステップ43ではこれらに基づいて、図9に示すような特性データに基づいて作成されたマップテーブルを検索して、吸気圧に応じた補正係数OLEGCBを検索する。図9は、吸気圧(負圧)=−50mmHg時での内部EGR量の増量分に対する吸気圧=−100mmHg、−300mmHg時での内部EGR量の増量分の倍率を示したものである(オーバーラップ量[クランク角]を20°、40°とした4通りのデータ)。図示のように、吸気圧=−100mmHgのときは、EVC(オーバーラップ期間の中心)の変化によらず、略2倍で一定であるのに対し、吸気圧=−300mmHgのときは、EVCがBTDCにあるときは、3〜4倍程度で略一定であるが、ATDCにあるときは、上死点から離れるほど比例的に倍率が増大する。これは、吸気圧一定(−50mmHg)の条件でEVCがATDCにあるときは、既述したように上死点から離れるほどオーバーラップの有無によるシリンダ内の圧力の差が小さくなるので排気の戻り量の増量分が減少する傾向があるが、吸気負圧が−300mmHg程度まで増大すると、やはりオーバーラップの有無によるシリンダ内の圧力の差が大きくなるため増量分が大きく維持されるので、−50mmHg時に対して倍率が大きくなると考えられるためである。
【0059】
図3に戻って、ステップ7では、ステップ5で算出した基本補正値OLEGR0に、ステップ6で算出した吸気圧に応じた補正係数OLEGCBを乗じて、最終的なオーバーラップ時の内部EGR量の補正量OLEGR1を算出する。
そして、ステップ8では、ステップ2で算出された内部EGR量の基本値EVEGR0に、上記のようにして算出されたオーバーラップ時の補正量OLEGR1を加算して増量補正することにより、最終的な内部EGR量EGRREMを推定演算する(次式参照)。
【0060】
EGRREM=EVEGR0+OLEGR
以上のように本発明に係る推定方法を用いることにより、内部EGR量を高精度に推定することができる。
次いでステップ9では、ステップ1で算出した目標空気量FQH0EMを、前記内部EGR量に基づいて補正することにより、目標空気量補正値HQHOFMを算出する(次式参照)。なお、この補正は、目標空気量自体を変更するわけではなく、内部EGR量によって目標空気量(新気量)を得るための吸気弁閉時期が変わることに応じた便宜上の補正である。つまり、目標空気量に内部EGR量を加算したシリンダ内の総ガス量を目標空気量として算出したものである。
【0061】
HQHOFM=FQH0EM×(1+EGRREM)
ステップ10では、前記目標空気量補正値HQHOFMに基づいて、吸気弁5の目標閉時期IVCを算出する。
これにより、前記目標閉時期IVCに応じた制御信号が前記電磁駆動装置に出力され、吸気弁5が目標閉時期IVCで閉弁するように制御される。
【0062】
このようにすれば、エンジン運転状態に応じて吸・排気弁のオーバーラップの有無、オーバーラップ量の変化等により大きく変化する内部EGR量を逐次高精度に推定しつつ吸気弁の閉時期を補正制御するので、目標吸入空気量に見合った新気量が得られ、高精度なトルク制御を行える。
次に、上記のようにして、前記図3のステップ8までに示した本発明に係る推定方法によって算出された内部EGR量に基づいて、シリンダ吸入空気量を高精度に検出する第2の実施形態について説明する。システム構成については、図1に示したものと同様であるので説明を省略するが、燃料噴射弁11による燃料噴射量は、基本的には、エアフローメータ9により計測される吸入空気量(質量流量)Qaに基づいて後述のごとく算出されるシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量)Ccに対し、所望の空燃比となるように制御する。
【0063】
以下、上記燃料噴射量等の制御のための第2の実施形態に係るシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量)Ccの算出について、図10の全体ブロック図、図11〜図15の各ルーチンのフローチャート等により、詳細に説明する。
ここで、図1中に示すように、エアフローメータ14により計測される吸入空気量(質量流量)をQa(kg/h)とするが、1/3600を乗じて、(g/msec)として扱う。
【0064】
また、吸気マニホールド部の圧力をPm(Pa)、容積をVm(m3 ;一定)、空気質量をCm(g)、温度をTm(K)とする。
また、シリンダ部の圧力をPc(Pa)、容積をVc(m3)、空気質量をCc(g)、温度をTc(K)とする。更に、シリンダ内新気割合をη(%)とする。
【0065】
また、吸気マニホールド部とシリンダ部とで、Pm=Pc、Tm=Tc(圧力及び温度は変化しない)と仮定する。
図11は吸気マニホールド部流入空気量算出ルーチンのフローチャートであり、所定時間Δt(例えば1msec)毎に実行される。
ステップ51では、エアフローメータ14の出力より吸入空気量Qa(質量流量;g/msec)を計測する。
【0066】
ステップ52では、吸入空気量Qaの積分計算により、所定時間Δt毎にマニホールド部へ流入する空気量Ca(空気質量;g)=Qa・Δtを算出する。
図12はシリンダ部空気体積量算出ルーチンのフローチャートであり、所定時間Δt毎に実行される。
ステップ61では、吸気弁5の閉時期IVC、吸気弁5の開時期IVO、排気弁6の閉時期EVCを検出する。尚、これらは吸気弁5及び排気弁6に対しリフトセンサを設けて直接的に検出してもよいが、第1の実施形態と同様、コントロールユニット12での制御上の指令値(目標値)を用いることで簡素化できる。
【0067】
ステップ62では、吸気弁5の閉時期IVCから、その時のシリンダ容積を算出し、目標Vc(m3)とする。
ステップ63では、吸気弁5の開時期IVO、排気弁6の閉時期EVC、エンジン回転速度Neに基づいて、第1の実施形態で説明した方法によって、内部EGR量X(v)(前述の内部EGR量EGRREMに相当)を推定算出する。
【0068】
ステップ64では、前記目標Vc(シリンダ容積)と、前記内部EGR量X(v)である残ガス量とに基づいて、次式によりシリンダ内新気割合η(%)を算出する。
η=(シリンダ容積Vc−残ガス量)/シリンダ容積Vc
すなわち、吸気弁5の開時期IVOと排気弁6の閉時期EVCとにより、オーバーラップ量が定まり、オーバーラップ量が多くなる程、残ガス量(内部EGR量)が大となるので、オーバーラップ量に基づく上式により、シリンダ内新気割合ηを求める。また、可変動弁エンジンでは、オーバーラップ量の制御により内部EGRを自在に制御できるので、一般にはEGR装置(外部EGR)は設けないが、設ける場合は、前記残ガス量として、前記内部EGR量に外部EGR量を加算した値を用いて、シリンダ内新気割合ηを求める。
【0069】
ステップ65では、目標Vc(吸入容積)にシリンダ内新気割合ηを乗じて、目標空気量相当の実Vc(m3)=Vc・ηを算出する。この実Vc(m3)は、シリンダ吸入空気量(体積量)に相当する。なお、外部EGR量=0のときは、吸入容積Vcから内部EGR量を減算しても、実Vcを求めることもできる。
ステップ66では、次式のごとく、実Vc(m3)にエンジン回転速度Ne(rpm)を乗じて、Vc変化速度(体積流量;m3/msec)を算出する。
【0070】
Vc変化速度=実Vc・Ne・K
ここで、Kは単位を揃えるための定数で、K=(1/30)×(1/1000)である。1/30は、Ne(rpm)をNe(180deg/sec)に変換するためのものであり、1/1000は、Vc(m3/sec)をVc(m3/msec)に変換するためのものである。
【0071】
また、一部気筒の稼働を停止させる制御を行う場合は、次式による。
Vc変化速度=実Vc・Ne・K・n/N
n/Nは一部気筒の稼働を停止させる場合の稼働率であり、Nは気筒数、nはそのうちの稼働気筒数である。従って、例えば4気筒エンジンで、1気筒の稼働を停止させている場合は、n/N=3/4となる。尚、特定気筒の稼働を停止させる場合は、当該気筒の吸気弁及び排気弁を全閉状態に保持した上で、燃料カットを行う。
【0072】
ステップ67では、Vc変化速度(体積流量;m3/msec)の積分計算により、単位時間(1msec)あたりにシリンダに吸入される空気量であるシリンダ部空気体積量Vc(m3)=Vc変化速度・Δtを算出する。
図13は連続計算(マニホールド部吸気収支計算及びシリンダ部空気質量算出)ルーチンのフローチャートであり、所定時間Δt毎に繰り返し実行される。
【0073】
ステップ71では、マニホールド部吸気収支計算(マニホールド部空気質量Cmの収支計算)のため、次式のごとく、マニホールド部空気質量の前回値Cm(n-1) に、図10のルーチンで求めたマニホールド部へ流入する空気質量Ca(=Qa・Δt)を加算し、また、マニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ吸入空気量であるシリンダ部空気質量Cc(n) を減算して、マニホールド部空気質量Cm(n) (g)を算出する。
【0074】
Cm(n) =Cm(n-1) +Ca−Cc(n)
ここで用いるCc(n) は前回のルーチンで次のステップ72により算出されたCcである。
ステップ72では、シリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量Cc)の算出のため、次式のごとく、図11のルーチンで求めたシリンダ部空気体積量Vcに、マニホールド部空気質量Cmを掛算し、また、マニホールド部容積Vm(一定値)で除算して、シリンダ部空気質量Cc(g)を求める。
【0075】
Cc=Vc・Cm/Vm ・・・(1)
この(1)式は、次のように求められる。
気体の状態方程式P・V=C・R・Tより、C=P・V/(R・T)であるので、シリンダ部について、
Cc=Pc・Vc/(R・Tc) ・・・(2)
となる。
【0076】
ここで、Pc=Pm、Tc=Tmと仮定するので、
Cc=Pm・Vc/(R・Tm) ・・・(3)
となる。
一方、気体の状態方程式P・V=C・R・Tより、P/(R・T)=C/Vであるので、マニホールド部について、
Pm/(R・Tm)=Cm/Vm ・・・(4)
となる。
【0077】
この(4)式を(3)式に代入すれば、
Cc=Vc・〔Pm/(R・Tm)〕=Vc・〔Cm/Vm〕
となり、上記(1)式が得られる。
以上のように、ステップ71,72を繰り返し実行することにより、すなわち図10に示すように連続計算することにより、シリンダ吸入空気量であるシリンダ部空気質量Cc(g)を求めて、出力することができる。尚、ステップ71,72の処理順序は逆でもよい。
【0078】
図14は、後処理ルーチンのフローチャートである。
ステップ81では、次式のごとく、シリンダ部空気質量Cc(g)を加重平均処理して、Cck(g)を算出する。
Cck=Cck×(1−M)+Cc×M
Mは加重平均定数であり、0<M<1である。
【0079】
ステップ82では、加重平均処理後のシリンダ部空気質量Cck(g)をサイクル周期に対応させるため、エンジン回転数Ne(rpm)を用いて、
Cck(g/cycle )=Cck/(120/Ne)
により、1サイクル(2回転=720deg)毎のシリンダ部空気質量(g/cycle)に変換する。
【0080】
尚、加重平均処理は、スロットル弁が大きく開いている(全開)時等の吸気の脈動が大きいときに限定して行うと、制御精度と制御応答性を両立させることができる。
図15はこの場合の後処理ルーチンのフローチャートである。ステップ85でシリンダ部空気質量Cc(g)の変化量ΔCcを算出する。続いてステップ86でこの変化量ΔCcが所定範囲内(所定値Aより大きく所定値Bより小さい)か否かを判定する。所定範囲内の場合は、加重平均処理をする必要ないので、ステップ87でCck(g)=Cc(g)とした後、ステップ82で図14のステップ82と同じに1サイクル(2回転=720deg)毎のシリンダ部空気質量Cck(g/cycle )に変換する。変化量ΔCcが所定範囲外である場合は、ステップ81で図14のステップ81と同じにシリンダ部空気質量Cc(g)を加重平均処理してCck(g)を算出し、ステップ82へ進む。
【0081】
以上のようなシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量Cc,Cck)の算出により、すなわち、マニホールド部空気質量Cmの収支計算を行いつつ、マニホールド部空気質量Cmとシリンダ容積Vcとに基づいてシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量)Ccを算出するに際し、内部EGR量の推定値を用いることで、シリンダ吸入空気量を正確に求めることができる。
【0082】
よって、可変動弁エンジンでのシリンダ吸入空気量の算出精度を大幅に向上させることができ、燃料噴射量制御においては、空燃比制御精度が向上し、これにより排気性能及び運転性能が大幅に向上する。
また、圧力センサや温度センサを一切設けることなく実施できるので、コストアップを招くこともない。
【0083】
次に、内部EGR量の推定算出を行って、最適な点火時期制御を行う第3の実施形態について説明する。
図16は、該第3の実施形態の制御ブロック図を示す。
内部EGR量演算部では、既述のように排気弁閉時期EVC、吸気弁開時期IVO、エンジン回転速度Neとに基づいて内部EGR量(体積量)X(v)を、推定演算する。
【0084】
残ガス率演算部では、前記内部EGR量に外部EGRを行う場合は外部EGR量を加算して残ガス量(体積量)をEGRガスの密度ρを用いて残ガス量(質量)X(g)に換算し、該残ガス量(質量)X(g)をシリンダ内総ガス量(質量)Vc(g)で除算した残ガス率ζを算出する。ここで、シリンダ内総ガス量(質量)は、前記残ガス量(質量)X(g)に、第2の実施形態で示したように算出されるシリンダ部空気質量Cc(g)を加算して算出される。
【0085】
燃焼速度演算部では、前記残ガス率ζに基づいて燃焼速度Bvを算出する。ここで、残ガス率ζが大きいときほど、燃焼速度Bvは小さい値に算出される。
燃焼反応時間演算部では、前記燃焼速度Bvに基づいて点火時期から燃焼圧力がピークとなるまでの燃焼反応時間Btを算出する。
MBT演算部では、前記燃焼反応時間Btに基づいて、MBT(最大トルク発生点火時期)を算出する。具体的には、燃焼反応時間Btをエンジン回転速度Neに基づいてクランク角期間に換算した上で、圧縮上死点よりやや遅角側の所定クランク角位置で燃焼圧力がピークとなるように、該所定クランク角位置から前記燃焼反応時間Bt相当のクランク角期間だけ進角側のクランク角位置を、MBTとして算出する。
【0086】
このようにすれば、内部EGR量に基づいて燃焼速度を高精度に推定して、過渡時にもMBTを正確に算出して、最適な点火時期制御を行え、ひいては燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の各実施形態に共通する可変動弁の制御装置を備えたエンジンのシステム図。
【図2】 同じく吸・排気弁の電磁駆動装置の基本構造図。
【図3】 第1の実施形態における吸気弁の目標閉時期設定ルーチンのフローチャート。
【図4】 同じく内部EGR量の基本値を算出するサブルーチンのフローチャート。
【図5】 同じく内部EGR量のオーバーラップによる基本補正値を算出するサブルーチンのフローチャート。
【図6】 前記基本補正値の吸気圧による補正係数を算出するサブルーチンのフローチャート。
【図7】 前記内部EGR量の基本値の特性を示す図。
【図8】 前記オーバーラップによる基本補正値の特性を示す図。
【図9】 前記基本補正値の吸気圧による影響を示す図。
【図10】 第2の実施形態の制御ブロック図
【図11】 同じくマニホールド部流入空気量算出ルーチンのフローチャート
【図12】 同じくシリンダ容積算出ルーチンのフローチャート
【図13】 同じく連続計算(マニホールド部吸気収支計算及びシリンダ吸入空気量算出)ルーチンのフローチャート
【図14】 同じく後処理ルーチンのフローチャート
【図15】 同じく後処理ルーチンの他の例のフローチャート
【図16】 第3の実施形態の制御ブロック図
【符号の説明】
1 エンジン
4 点火栓
5 電磁駆動式の吸気弁
6 電磁駆動式の排気弁
7 吸気通路
8 排気通路
9 エアフローメータ
10 電制スロットル弁
11 燃料噴射弁
12 コントロールユニット
13 クランク角センサ
14 アクセルペダルセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention estimates the internal EGR amount in an engine that can arbitrarily variably control the opening / closing timing of the intake / exhaust valves, and also uses the estimated internal EGR amount to control the variable valve and control the cylinder intake air amount. The present invention relates to a technique for performing calculation and ignition timing control.
[0002]
[Prior art]
In a conventional general engine, the intake air amount is controlled by the opening degree of the throttle valve. Recently, however, an electromagnetically driven intake / exhaust valve is provided, and the intake air amount is controlled mainly by controlling the closing timing of the intake valve. Have been proposed (see JP 10-37727 A).
[0003]
In this type of intake air amount control, when the throttle valve is not provided, the intake valve is closed with respect to the intake pressure that is maintained at a substantially atmospheric pressure, and when the throttle valve is also used, the intake pressure according to the throttle valve opening. By controlling the volume of the cylinder intake air according to the effective intake stroke determined by the timing, it is possible to control to obtain the target air amount (required intake air amount) according to the required torque.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the intake air amount is controlled mainly by the closing timing of the intake valve as described above, a piston in which a new air amount corresponding to the target air amount is included in the cylinder in addition to the residual gas amount (internal EGR amount) in the combustion chamber. It is necessary to control the intake valve to close at the position.
[0005]
In the case of the variable valve, the amount of internal EGR varies greatly depending on whether or not the intake / exhaust valves overlap and the amount of overlap. In particular, in the case of a variable valve with high opening / closing responsiveness such as an electromagnetic drive type, since the exhaust valve and the intake valve overlap in a substantially fully open state during the overlap period, the change in the internal EGR amount is large.
Therefore, if the intake valve closing timing corresponding to the target air amount is fixedly corrected for the internal EGR amount or simply corrected in consideration of only a predetermined operating state, good intake air amount control and therefore It turns out that engine torque control cannot be performed. Even if the target closing timing of the exhaust valve, the target opening timing of the intake valve, etc. are set according to the operating state and the target closing timing of the intake valve is corrected accordingly, Since the internal EGR amount greatly varies depending on factors other than the valve timing, good control cannot be performed.
[0006]
From the above, in order to control with good responsiveness using a variable valve, it is required to accurately grasp the amount of internal EGR that changes greatly in a transient manner.
In addition, the cylinder intake air amount is feedback-controlled with high accuracy, and furthermore, highly accurate air-fuel ratio control is performed. For other purposes, the cylinder intake air amount is estimated with high accuracy, and the ignition timing is set to be efficient. It is required to accurately grasp the amount of internal EGR in order to perform control so as to be optimal.
[0007]
The present invention has been made paying attention to such a conventional problem. In an engine that variably controls the opening and closing timings of intake and exhaust valves, the internal EGR amount is estimated with high responsiveness and high accuracy. The purpose is to enable good control.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the invention of the internal EGR amount estimation method for an engine according to
In an engine equipped with a variable valve device that can variably control the closing timing of the exhaust valve,
Based on the closing timing of the exhaust valve, the basic value of the internal EGR amount is calculated, and when the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve do not overlap, the basic value is estimated as the internal EGR amount as it is, When overlapping, correct the basic value according to the overlap state and estimate the internal EGR amountIt is characterized by.
[0009]
According to the invention of
When the basic value of the internal EGR amount with no intake / exhaust valve overlap is calculated based on the closing timing of the exhaust valve, if there is an overlap, there is an increase in the internal EGR amount due to blowback, etc. Therefore, the internal EGR amount is estimated by correcting the basic value according to the overlap state.
In this way, the internal EGR amount can be estimated with high accuracy by correcting the basic value of the internal EGR amount in a state where there is no overlap between the intake and exhaust valves in accordance with the overlap state.
[0010]
The invention according to
As the closing timing of the exhaust valve used for estimating the internal EGR amount,Target closing timing of exhaust valveIt is characterized by using.
According to the invention which concerns on
[0011]
The invention according to claim 3
The basic value of the internal EGR amount is calculated based on the engine speed in addition to the closing timing of the exhaust valve.Characterized by
[0013]
In this way, the basic value of the internal EGR amount in the state where there is no overlap between the intake and exhaust valves is largely determined by the closing timing of the exhaust valve, but is slightly changed depending on the engine speed. By taking the engine rotation speed into account, the amount of internal EGR can be estimated with high accuracy by calculating the accuracy with high accuracy and correcting the basic value according to the overlap state.
[0014]
The invention according to
When the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve overlap, the estimated value of the internal EGR amount is calculated by adding the overlap correction amount set according to the overlap state to the basic value. Features.
According to the invention of
The basic value is calculated as the internal EGR amount when there is no overlap between the intake and exhaust valves, and the overlap correction amount is set according to the overlap state. The amount of internal EGR can be estimated.
[0015]
The invention according to
When the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve overlap, the basic value is increased as the interval between the exhaust top dead center and the closing timing of the exhaust valve increases.
According to the invention of
The basic value of the internal EGR amount is the amount of burned gas remaining in the cylinder without the overlap of the intake and exhaust valves, and the burned gas amount is determined by the cylinder volume determined by the piston position at the closing timing of the exhaust valve. Becomes the minimum at the exhaust top dead center, and increases as the distance from the exhaust top dead center increases and the cylinder volume increases.
[0016]
Therefore, the basic value can be appropriately set by setting the basic value according to the above characteristics.
The invention according to
When the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve overlap, when the closing timing of the exhaust valve is before the exhaust top dead center, the basic value is increased as the engine speed increases. Features.
[0017]
According to the invention of
Even at the same piston position, if the closing timing of the exhaust valve is before exhaust top dead center, the exhaust valve closes with the residual gas slightly compressed, and the higher the engine speed, the higher the degree of compression increases due to inertia. The gas amount (internal EGR amount) increases.
Therefore, when the exhaust valve closing timing is before exhaust top dead center according to the above trend, the basic value is set to an appropriate value by increasing the basic value as the engine speed increases. be able to.
[0018]
The invention according to
When the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve overlap, when the exhaust valve closing time is after exhaust top dead center, the basic value decreases as the engine speed increases. And
Even at the same piston position, when the exhaust valve closes after exhaust top dead center, the exhaust valve closes with the exhaust once exhausted into the exhaust passage being pulled back into the cylinder. The quantity, that is, the internal EGR quantity decreases. The tendency is further strengthened as the engine speed Ne increases, and the inertia increases.
[0019]
Therefore, when the exhaust valve closing timing is after exhaust top dead center according to the above trend, the basic value is set to an appropriate value by decreasing the basic value as the engine speed increases. Can do.
The invention according to
The estimated value of the internal EGR amount is increased by increasing the overlap correction amount as the overlap amount between the exhaust valve open period and the intake valve open period increases.
[0020]
According to the invention of
Basically, as the overlap amount of the intake / exhaust valve increases, the return amount into the exhaust cylinder increases during the overlap and the internal EGR amount increases. Therefore, the overlap correction amount increases in accordance with this tendency. By doing so, the estimated value of the amount of internal EGR can be increased appropriately.
[0021]
The invention according to
When the exhaust valve closing timing is after exhaust top dead center, the overlap correction amount is decreased as the retardation amount from the exhaust top dead center at the closing timing increases, thereby estimating the internal EGR amount. It is characterized by decreasing the value.
According to the invention of
During the overlap when the exhaust valve closing timing is after exhaust top dead center, the piston is descending, so the suction negative pressure in the cylinder develops as the closing timing moves away from exhaust top dead center, and the intake port The difference in pressure with respect to the intake negative pressure becomes smaller, making it difficult for the exhaust to be blown back to the intake port, and the difference in the return amount of the exhaust into the cylinder when compared with the non-overlap time is also reduced. That is, the amount of increase in the internal EGR amount due to the overlap decreases as the exhaust valve closing timing moves away from the exhaust top dead center.
[0022]
Therefore, the estimated value of the internal EGR amount can be calculated to an appropriate value by decreasing the overlap correction amount as the retardation amount from the exhaust top dead center at the exhaust valve closing timing increases.
The invention according to
The estimated value of the internal EGR amount is increased by increasing the overlap correction amount as the absolute value of the intake negative pressure increases.
[0023]
According to the invention of
As the absolute value of the intake negative pressure increases, the differential pressure from the exhaust pressure increases, so the amount of exhaust that is returned into the cylinder during the overlap or sucked into the cylinder after returning to the intake port increases. To do.
Therefore, the estimated value of the internal EGR amount can be appropriately increased by increasing the overlap correction amount as the absolute value of the intake negative pressure increases.
[0024]
The invention according to
The overlap correction amount is calculated by correcting the basic correction value determined by the overlap amount using the intake pressure correction amount determined based on the intake pressure and the closing timing of the exhaust valve. And
According to the invention of
The basic correction value determined based on the characteristics of the internal EGR amount according to the overlap amount described above is used as the intake pressure correction amount determined based on the characteristics according to the intake pressure described above and the closing timing of the exhaust valve. By using and correcting, the overlap correction amount can be calculated to an appropriate value.
[0025]
The invention according to
The overlap amount is characterized by using a value obtained by time-converting a crank angle period corresponding to the overlap amount.
According to the invention of
The change in the internal EGR amount due to the overlap of the intake / exhaust valves occurs during the overlapped time. Therefore, by using the time converted value of the crank angle period corresponding to the overlap amount, the overlap The basic correction value can be calculated as an appropriate value.
[0026]
The invention according to
The basic correction value is constant with respect to the basic correction value set according to the overlap amount, when the closing timing of the exhaust valve is before the exhaust top dead center, without correction by the closing timing of the exhaust valve. When the exhaust valve closing timing is after exhaust top dead center, a reduction correction amount proportional to the retardation amount of the closing timing from the exhaust top dead center is set according to the overlap amount. Subtracted from the basic correction valueIt is characterized by.
[0027]
According to the invention of
As described above, the internal EGR amount increases as the overlap amount increases, and when the exhaust valve closes before exhaust top dead center, the blowback to the intake port during the overlap is dominant. Therefore, the amount of increase in the internal EGR amount is substantially constant regardless of the exhaust valve closing timing. On the other hand, when the exhaust valve closing timing is after the exhaust top dead center, the retard amount from the exhaust top dead center increases. As a result, the increase in the internal EGR amount during the overlap decreases.
[0028]
Therefore, it was set according to the increase in overlap amount.Basic correction valueIs set as the basic correction value when the exhaust valve closing timing is before the exhaust top dead center, and when the exhaust valve closing timing is after the exhaust top dead center,ofA reduction correction amount proportional to the retardation amount from the exhaust top dead center isA value obtained by subtracting correction from the basic correction value set according to the increase in the overlap amount is newly set as the basic correction value.Thus, the basic correction value can be calculated to an appropriate value.
[0029]
The invention according to
An intake pressure correction coefficient is determined as an intake pressure correction amount corresponding to the intake pressure and the exhaust valve closing timing, and the overlap correction amount is calculated by multiplying the basic correction value by the intake pressure correction coefficient. .
According to the invention of
By determining the intake pressure correction coefficient based on the change in the internal EGR amount during the overlap according to the intake pressure and the exhaust valve closing timing as described above, the basic correction value is multiplied by the intake pressure correction coefficient. The lap correction amount can be easily calculated to an appropriate value.
[0030]
The invention according to claim 15 is
When the absolute value of the intake negative pressure increases, the intake pressure correction amount is increased.When the exhaust valve closing timing is after exhaust top dead center and the absolute value of the intake negative pressure is higher than a predetermined value, The intake pressure correction amount is increased in accordance with a retard amount from the exhaust top dead center at the closing timing.
[0031]
According to the invention of claim 15,
As described above, the internal EGR amount during the overlap increases as the absolute value of the intake negative pressure increases, so that the intake pressure correction amount increases. On the other hand, the overlap occurs as the exhaust valve closing timing increases from the exhaust top dead center. The difference in the pressure inside the cylinder due to the presence or absence of exhaust tends to decrease, so the increase in the return amount of exhaust tends to decrease. Since the difference is increased and the increased amount is maintained large, the intake pressure correction amount is increased compared to when the absolute value of the intake negative pressure is small.
[0032]
Thereby, since the intake pressure correction amount is set with high accuracy according to the intake pressure, the overlap correction amount can be calculated to an appropriate value.
An invention of a control method for a variable valve according to claim 16 includes:
In an engine provided with a variable valve gear that can variably control the opening and closing timings of an intake valve and an exhaust valve, the internal EGR amount is estimated using the internal EGR amount estimation method according to any one of
[0033]
According to the invention of claim 16,
Based on the internal EGR amount estimated with high accuracy as described above and the target air amount calculated for each engine operating state, the target closing timing of the intake valve is calculated so that the target closing timing is reached. The closing timing of the intake valve is controlled.
In this way, the intake valve closing timing is corrected while accurately and accurately estimating the internal EGR amount, which varies greatly depending on whether the intake / exhaust valve overlaps or changes in the overlap amount according to the engine operating conditions. Since the control is performed, a fresh air amount corresponding to the target intake air amount can be obtained, and highly accurate torque control can be performed.
[0034]
An invention of a cylinder intake air amount calculation method for an engine according to claim 17
The internal EGR amount is estimated using the internal EGR amount estimation method according to any one of
According to the invention of claim 17,
By using the internal EGR amount estimated with high accuracy as described above, the cylinder intake air amount that is the amount obtained by subtracting the internal EGR amount from the total gas amount sucked into the cylinder can be calculated with high accuracy. it can.
[0035]
The invention according to claim 18 provides
Based on the estimated value of the internal EGR amount and the cylinder volume calculated from the intake valve closing timing, the volume air amount in the cylinder is calculated, the mass air amount in the intake manifold is calculated, and the volume in the cylinder is calculated. The mass air amount sucked into the cylinder is calculated based on the air amount, the mass air amount in the intake manifold, and the intake manifold volume.
[0036]
According to the invention of claim 18,
The cylinder volume, that is, the total gas volume sucked into the cylinder is calculated from the closing timing of the intake valve, and the volume air volume sucked into the cylinder is subtracted from the estimated value of the internal EGR amount (volume) from the total gas volume. Is calculated.
Assuming that the pressure and temperature in the intake manifold are equal to the pressure and temperature in the cylinder at the end of the intake stroke, the air density in the intake manifold and the cylinder Therefore, the mass air amount sucked into the cylinder can be calculated using this relationship.
[0037]
The invention according to claim 19 is
The mass air amount in the intake manifold is calculated by performing a balance calculation of the inflow amount and outflow amount of the mass air in the intake manifold.
According to the invention of claim 19,
Calculate the balance between the mass air inflow into the intake manifold detected by an air flow meter and the mass air outflow from the intake manifold, which is sequentially calculated as the mass air inhaled into the cylinder. Thus, the mass air amount in the intake manifold can be calculated successively with high accuracy.
[0038]
An invention of an engine ignition timing control method according to
The internal EGR amount is estimated using the internal EGR amount estimation method according to any one of
According to the invention of
By using the internal EGR amount estimated with high accuracy as described above, the combustion state can be grasped with high accuracy and the ignition timing can be appropriately controlled.
[0039]
The invention according to
Based on the estimated value of the internal EGR amount, a residual gas rate that is a mass ratio of the residual gas amount to the total gas amount in the cylinder is calculated, a combustion speed is calculated based on the residual gas rate, and based on the combustion rate Then, the combustion reaction time from the start of ignition to the peak of the combustion pressure is calculated, the MBT (maximum torque generation ignition timing) is calculated based on the combustion reaction time, and the ignition timing is controlled to be the MBT. It is characterized by that.
[0040]
According to the invention of
The combustion speed can be estimated with high accuracy by the residual gas rate calculated based on the internal EGR amount, and therefore, the MBT can be accurately calculated even during a transient state, and optimal ignition timing control can be performed, which in turn can improve fuel efficiency.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a system diagram of a variable valve engine showing an embodiment of the present invention.
The combustion chamber 3 defined by the
[0042]
FIG. 2 shows the basic structure of an electromagnetic drive device (variable valve operating device) for the
[0043]
Then, before starting the
Thereafter, when the valve is opened from the closed state, the energization of the upper valve closing
[0044]
On the contrary, when closing the valve from opening, after the energization to the lower valve opening
[0045]
In this embodiment, an electromagnetically driven type is used as the variable valve operating device, but a hydraulically driven type can also be used.
Returning to FIG. 1, the
[0046]
Here, the operation of the
[0047]
The intake air amount is controlled mainly by controlling the closing timing of the
[0048]
An intake air amount is detected based on the values detected by the various sensors, and the fuel injection amount from the
FIG. 3 is a flowchart of the main routine.
[0049]
In
In
[0050]
Returning to FIG. 3, in step 3, it is determined whether or not the target closing timing EVC of the
When it is determined that there is no overlap, the routine proceeds to step 4 where the correction amount OLEGR1 of the internal EGR amount due to the overlap is set to zero. Thereby, the internal EGR amount is determined to be the basic value EVEGR0.
[0051]
If it is determined in step 3 that the intake / exhaust valves overlap, the process proceeds to step 5 to calculate the basic correction value OLEGR0 at the time of the overlap.
The calculation is performed according to the subroutine of FIG.
That is, the engine rotational speed Ne, the target closing timing EVC of the
[0052]
OLTIME = (EVC-IVO) / Ne
Next, in
[0053]
In step 36, it is determined whether the target closing timing EVC of the
If it is determined in step 36 that EVC is in BTDC, the routine proceeds to step 37, where the value OLEGC0 searched in
[0054]
Further, when it is determined in step 36 that EVC is in ATDC, the routine proceeds to step 38, where the value obtained by correcting the search value OLEGC0 according to the target closing timing EVC as follows is Set as the basic correction value OLEGR0.
OLEGR0 = OLEGC0−EVC (retard amount after top dead center) × constant
That is, the amount of change (increase) when the intake / exhaust valves overlap with respect to the basic value of the internal EGR amount, even if the overlap amount (time) is the same, the influence of blowback differs depending on the closing timing EVC of the exhaust valve, etc. It depends on. FIG. 8 shows changes in the amount of increase in the internal EGR amount due to the EVC for a plurality of overlap amounts (time) under the conditions of the engine speed Ne and the constant intake pressure. As shown in the figure, when it is determined that the EVC is in BTDC, the increase in the internal EGR amount due to the overlap is maintained substantially constant regardless of the EVC. This is because when the EVC is at BTDC, the burned gas in the cylinder during the overlap is more dominant in the return to the intake port side on the low pressure side than the scavenging to the exhaust port. This is because the burned gas that has been blown back is sucked again in the subsequent intake stroke, so that the EGR rate becomes substantially constant. Therefore, unlike the
[0055]
On the other hand, if it is determined that the EVC is in the ATDC, the piston is lowered during the overlap, so the amount of blowback to the intake port side decreases, and the more the EVC moves away from the top dead center, Since the negative suction pressure develops and the differential pressure from the negative intake pressure in the intake port becomes small, it is difficult to blow back. Also, when compared with non-overlapping, the intake valve opens and the intake negative pressure is transmitted into the cylinder, and the return amount of exhaust from the exhaust port to the cylinder increases (scavenging efficiency decreases). ), The internal EGR amount increases accordingly, but this increased amount is large when the overlap period is near top dead center, but is considered to decrease as the overlap period moves away from top dead center. That is, when the overlap period is close to the top dead center, the cylinder is more affected by the intake negative pressure than when the intake valve is not opened, so that the internal EGR amount is increased by the return of exhaust. The minutes are big. On the other hand, when the overlap period is away from the top dead center, the intake negative pressure in the cylinder that increases due to piston lowering in the non-overlap condition in which the intake valve does not open during this period, and the intake port due to the overlap Since the difference from the intake negative pressure transmitted from the cylinder to the cylinder becomes small, the difference in the exhaust return amount becomes small between the overlap time and the non-overlap time. That is, the increase in the internal EGR amount due to the return of exhaust gas due to the overlap decreases as the overlap period (or EVC) moves away from the top dead center.
[0056]
For the above reasons, as shown in FIG. 8, when the EVC is in the ATDC, the increase in the internal EGR amount due to the overlap decreases as the EVC moves away from the top dead center.
Therefore, as in step 38, a reduction correction proportional to EVC (retard amount after top dead center) is performed.
[0057]
Returning to FIG. 3, in
That is, the basic correction value OLEGR0 is calculated as an increase in the internal EGR amount at the time of overlap under the condition of constant intake pressure (−50 mmHg). However, even if the overlap amount (time) and EVC are the same, the basic correction value OLEGR0 When the atmospheric pressure changes, the amount of blow-back at the time of overlap changes accordingly, so it is necessary to perform correction according to the intake pressure. In other words, when the intake pressure is controlled at a substantially constant atmospheric pressure without a throttle valve, correction is not necessary, but vacuum pressure for braking, evaporative fuel, and suction negative pressure for blow-by gas to the intake system are required. In the case of performing the intake air amount control by the closing timing of the
[0058]
Calculation of the correction coefficient OLEGCB corresponding to the intake pressure is performed according to the subroutine of FIG. That is, in step 41, the target intake pressure calculated in the intake pressure control by the throttle valve opening control is read, in step 42, the target closing timing EVC of the
[0059]
Returning to FIG. 3, in
In
[0060]
EGRREM = EVEGR0 + OLEGR
As described above, the amount of internal EGR can be estimated with high accuracy by using the estimation method according to the present invention.
Next, at
[0061]
HQHOFM = FQH0EM × (1 + EGRREM)
In
As a result, a control signal corresponding to the target closing timing IVC is output to the electromagnetic drive device, and the
[0062]
In this way, the intake valve closing timing is corrected while accurately and accurately estimating the internal EGR amount, which varies greatly depending on whether the intake / exhaust valve overlaps or changes in the overlap amount according to the engine operating conditions. Since the control is performed, a fresh air amount corresponding to the target intake air amount can be obtained, and highly accurate torque control can be performed.
Next, as described above, the second embodiment of detecting the cylinder intake air amount with high accuracy based on the internal EGR amount calculated by the estimation method according to the present invention shown up to
[0063]
Hereinafter, regarding the calculation of the cylinder intake air amount (cylinder part air mass) Cc according to the second embodiment for the control of the fuel injection amount and the like, the entire block diagram of FIG. 10 and the routines of FIGS. This will be described in detail with reference to a flowchart and the like.
Here, as shown in FIG. 1, the amount of intake air (mass flow rate) measured by the
[0064]
In addition, the pressure of the intake manifold section is Pm (Pa) and the volume is Vm (mThree Constant), the air mass is Cm (g), and the temperature is Tm (K).
Also, the cylinder part pressure is Pc (Pa) and the volume is Vc (mThree), The mass of air is Cc (g), and the temperature is Tc (K). Further, the ratio of fresh air in the cylinder is η (%).
[0065]
Further, it is assumed that Pm = Pc and Tm = Tc (pressure and temperature do not change) between the intake manifold portion and the cylinder portion.
FIG. 11 is a flowchart of the intake manifold section inflow air amount calculation routine, which is executed every predetermined time Δt (for example, 1 msec).
In step 51, the intake air amount Qa (mass flow rate; g / msec) is measured from the output of the
[0066]
In step 52, the amount of air Ca (air mass; g) = Qa · Δt flowing into the manifold portion at every predetermined time Δt is calculated by integral calculation of the intake air amount Qa.
FIG. 12 is a flowchart of a cylinder part air volume calculation routine, which is executed every predetermined time Δt.
In step 61, the closing timing IVC of the
[0067]
In step 62, the cylinder volume at that time is calculated from the closing timing IVC of the
In step 63, based on the opening timing IVO of the
[0068]
In step 64, based on the target Vc (cylinder volume) and the residual gas amount which is the internal EGR amount X (v), the cylinder fresh air ratio η (%) is calculated by the following equation.
η = (cylinder volume Vc−remaining gas amount) / cylinder volume Vc
That is, the overlap amount is determined by the opening timing IVO of the
[0069]
In
In step 66, the actual Vc (mThree) Multiplied by the engine rotation speed Ne (rpm), the Vc change rate (volume flow rate; mThree/ Msec).
[0070]
Vc change speed = actual Vc, Ne, K
Here, K is a constant for aligning units, and K = (1/30) × (1/1000). 1/30 is for converting Ne (rpm) to Ne (180 deg / sec), and 1/1000 is Vc (mThree/ Sec) to Vc (mThree/ Msec).
[0071]
Further, when performing control to stop the operation of some cylinders, the following equation is used.
Vc change speed = actual Vc · Ne · K · n / N
n / N is an operation rate when the operation of some cylinders is stopped, N is the number of cylinders, and n is the number of operating cylinders. Therefore, for example, when the operation of one cylinder is stopped in a four-cylinder engine, n / N = 3/4. When stopping the operation of a specific cylinder, the fuel cut is performed after the intake valve and the exhaust valve of the cylinder are held in a fully closed state.
[0072]
In step 67, Vc change rate (volume flow rate; mThree/ Msec), the cylinder part air volume Vc (m) which is the amount of air sucked into the cylinder per unit time (1 msec)Three) = Vc change rate · Δt is calculated.
FIG. 13 is a flowchart of a continuous calculation (manifold portion intake balance calculation and cylinder portion air mass calculation) routine, which is repeatedly executed every predetermined time Δt.
[0073]
In step 71, the manifold portion intake balance calculation (manifold portion air mass Cm balance calculation), the manifold value obtained by the routine shown in FIG. 10 is set to the previous value Cm (n-1) of the manifold portion air mass as shown in the following equation. The air mass Ca flowing into the part Ca (= Qa · Δt) is added, and the cylinder part air mass Cc (n) that is the amount of cylinder intake air flowing out from the manifold part to the cylinder part is subtracted to obtain the manifold part air mass. Cm (n) (g) is calculated.
[0074]
Cm (n) = Cm (n-1) + Ca-Cc (n)
Cc (n) used here is Cc calculated by the next step 72 in the previous routine.
In step 72, in order to calculate the cylinder intake air amount (cylinder part air mass Cc), the cylinder part air mass Cm is multiplied by the cylinder part air volume Vc obtained by the routine of FIG. Then, the cylinder part air mass Cc (g) is obtained by dividing by the manifold part volume Vm (constant value).
[0075]
Cc = Vc · Cm / Vm (1)
This equation (1) is obtained as follows.
From the gas state equation P · V = C · R · T, C = P · V / (R · T).
Cc = Pc · Vc / (R · Tc) (2)
It becomes.
[0076]
Here, assuming that Pc = Pm and Tc = Tm,
Cc = Pm · Vc / (R · Tm) (3)
It becomes.
On the other hand, from the gas state equation P · V = C · R · T, P / (R · T) = C / V.
Pm / (R · Tm) = Cm / Vm (4)
It becomes.
[0077]
If this equation (4) is substituted into equation (3),
Cc = Vc · [Pm / (R · Tm)] = Vc · [Cm / Vm]
Thus, the above equation (1) is obtained.
As described above, by repeatedly executing steps 71 and 72, that is, by continuously calculating as shown in FIG. 10, the cylinder portion air mass Cc (g) which is the cylinder intake air amount is obtained and output. Can do. The processing order of steps 71 and 72 may be reversed.
[0078]
FIG. 14 is a flowchart of the post-processing routine.
In step 81, the cylinder part air mass Cc (g) is weighted and averaged to calculate Cck (g) as in the following equation.
Cck = Cck × (1-M) + Cc × M
M is a weighted average constant, and 0 <M <1.
[0079]
In step 82, in order to make the cylinder part air mass Cck (g) after the weighted average process correspond to the cycle period, the engine speed Ne (rpm) is used.
Cck (g / cycle) = Cck / (120 / Ne)
Thus, the cylinder part air mass (g / cycle) is converted every cycle (2 rotations = 720 deg).
[0080]
If the weighted average processing is performed only when the pulsation of intake air is large, such as when the throttle valve is largely open (fully open), it is possible to achieve both control accuracy and control responsiveness.
FIG. 15 is a flowchart of the post-processing routine in this case. In step 85, a change amount ΔCc of the cylinder portion air mass Cc (g) is calculated. Subsequently, at step 86, it is determined whether or not the amount of change ΔCc is within a predetermined range (greater than a predetermined value A and smaller than a predetermined value B). If it is within the predetermined range, it is not necessary to perform a weighted average process, so after setting Cck (g) = Cc (g) in step 87, in step 82, one cycle (two rotations = 720 °) as in step 82 of FIG. ) Is converted into cylinder part air mass Cck (g / cycle). If the change amount ΔCc is outside the predetermined range, the cylinder part air mass Cc (g) is weighted and averaged in step 81 as in step 81 of FIG. 14 to calculate Cck (g), and the process proceeds to step 82.
[0081]
By calculating the cylinder intake air amount (cylinder part air mass Cc, Cck) as described above, that is, while calculating the balance of the manifold part air mass Cm, the cylinder intake based on the manifold part air mass Cm and the cylinder volume Vc. When calculating the air amount (cylinder part air mass) Cc, the cylinder intake air amount can be accurately obtained by using the estimated value of the internal EGR amount.
[0082]
Therefore, the calculation accuracy of the cylinder intake air amount in the variable valve engine can be greatly improved, and in the fuel injection amount control, the air-fuel ratio control accuracy is improved, thereby greatly improving the exhaust performance and the operating performance. To do.
Moreover, since it can implement without providing a pressure sensor and a temperature sensor at all, it does not cause a cost increase.
[0083]
Next, a description will be given of a third embodiment in which the optimal ignition timing control is performed by estimating and calculating the internal EGR amount.
FIG. 16 shows a control block diagram of the third embodiment.
The internal EGR amount calculation unit estimates and calculates the internal EGR amount (volume amount) X (v) based on the exhaust valve closing timing EVC, the intake valve opening timing IVO, and the engine rotational speed Ne as described above.
[0084]
In the residual gas rate calculation unit, when external EGR is performed on the internal EGR amount, the external EGR amount is added to obtain the residual gas amount (volume) using the density ρ of EGR gas, and the residual gas amount (mass) X (g ), And a residual gas ratio ζ is calculated by dividing the residual gas amount (mass) X (g) by the total in-cylinder gas amount (mass) Vc (g). Here, the total gas amount (mass) in the cylinder is obtained by adding the cylinder portion air mass Cc (g) calculated as shown in the second embodiment to the residual gas amount (mass) X (g). Is calculated.
[0085]
The combustion speed calculation unit calculates the combustion speed Bv based on the residual gas ratio ζ. Here, the higher the residual gas ratio ζ, the smaller the combustion speed Bv is calculated.
The combustion reaction time calculation unit calculates a combustion reaction time Bt from the ignition timing until the combustion pressure reaches a peak based on the combustion speed Bv.
The MBT calculation unit calculates MBT (maximum torque generation ignition timing) based on the combustion reaction time Bt. Specifically, after converting the combustion reaction time Bt into a crank angle period based on the engine rotational speed Ne, the combustion pressure peaks at a predetermined crank angle position slightly behind the compression top dead center. The crank angle position on the advance side from the predetermined crank angle position during the crank angle period corresponding to the combustion reaction time Bt is calculated as MBT.
[0086]
In this way, it is possible to estimate the combustion speed with high accuracy based on the internal EGR amount, accurately calculate the MBT even in a transient state, and to perform optimal ignition timing control, thereby improving fuel efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an engine provided with a variable valve control device common to each embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a basic structural view of an electromagnetic drive device for intake and exhaust valves.
FIG. 3 is a flowchart of a target closing timing setting routine for an intake valve in the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of a subroutine that similarly calculates a basic value of an internal EGR amount.
FIG. 5 is a flowchart of a subroutine for calculating a basic correction value by overlapping internal EGR amounts.
FIG. 6 is a flowchart of a subroutine for calculating a correction coefficient based on the intake pressure of the basic correction value.
FIG. 7 is a view showing a characteristic of a basic value of the internal EGR amount.
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics of basic correction values due to the overlap.
FIG. 9 is a diagram illustrating the influence of the basic correction value due to intake pressure.
FIG. 10 is a control block diagram according to the second embodiment.
FIG. 11 is a flowchart of the same manifold portion inflow air amount calculation routine;
FIG. 12 is a flowchart of the same cylinder volume calculation routine.
FIG. 13 is a flowchart of the same routine (manifold intake balance calculation and cylinder intake air amount calculation) routine.
FIG. 14 is also a flowchart of a post-processing routine
FIG. 15 is a flowchart of another example of the post-processing routine.
FIG. 16 is a control block diagram of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 engine
4 Spark plugs
5 Electromagnetically driven intake valve
6 Electromagnetically driven exhaust valve
7 Intake passage
8 Exhaust passage
9 Air flow meter
10 Electric throttle valve
11 Fuel injection valve
12 Control unit
13 Crank angle sensor
14 Accelerator pedal sensor
Claims (21)
排気弁の閉時期に基づいて、内部EGR量の基本値を算出し、排気弁の開期間と吸気弁の開期間とがオーバーラップしないときは、該基本値をそのまま内部EGR量として推定し、オーバーラップするときは、該オーバーラップ状態に応じて前記基本値を補正して内部EGR量を推定することを特徴とするエンジンの内部EGR量推定方法。In an engine equipped with a variable valve device that can variably control the closing timing of the exhaust valve,
Based on the closing timing of the exhaust valve, the basic value of the internal EGR amount is calculated, and when the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve do not overlap, the basic value is estimated as the internal EGR amount as it is, When overlapping, an internal EGR amount estimation method for an engine is characterized in that the internal EGR amount is estimated by correcting the basic value according to the overlap state .
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JP2000367770A JP3959957B2 (en) | 1999-12-03 | 2000-12-01 | Engine internal EGR amount estimation method, variable valve control method using the internal EGR amount estimation value, cylinder intake air amount calculation method, and ignition timing control method |
EP01116955A EP1211402B1 (en) | 2000-12-01 | 2001-07-11 | Internal EGR quantity estimation for controlling intake/exhaust valves and ignition timing |
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JP34421699 | 1999-12-03 | ||
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