JP3988650B2 - Internal EGR amount estimation device for internal combustion engine - Google Patents

Internal EGR amount estimation device for internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の内部EGR量推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から火花点火式内燃機関では、燃焼ガス中の不活性成分増大化による燃焼温度抑制によるNOx(窒素酸化物)の低減と、ポンプロスの低減による燃費低減とを図るために、可変動弁機構を利用して、排気バルブ開期間と吸気バルブ開期間とのオーバーラップ量を拡大し、内部EGR量を増加させるものがある。この場合、内部EGR量に応じて、点火時期、燃料噴射量、バルブ開閉タイミングなどを補正する制御を行うことが望ましい。
【0003】
特許文献1には、オーバーラップ無し条件での機関の運転状態(負荷・回転数・空燃比・EGR率・吸気負圧など)から内部EGR量の基本値を算出し、オーバーラップ時には、オーバーラップ時間とその中心クランク角位置、及び吸気圧に基づいて算出したオーバーラップによる増量補正分を、基本値に加算して内部EGR量を算出することが開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−221105号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1では、機関の運転状態が変化し、負荷・回転数・燃焼空燃比・吸気負圧などの組み合わせが変化するため、オーバーラップ量の補正により内部EGR量を一義的に推定することは困難であった。
【0006】
また、機関の定常状態における排気温度から筒内温度を推定して、これにより内部EGR量の推定精度を向上させることも考えられるが、始動時、加速時、燃料カット等の過渡状態においては温度の上昇・下降が早く、筒内温度の推定精度が十分ではないため、内部EGR量算出値に対する実内部EGR量の誤差が大きくなるおそれがあった。
【0007】
さらに、始動後の冷機中、減速時燃料カット運転後、高速高負荷運転時の高水温時においては、バルブやシリンダヘッドなどの温度変化によりバルブ構成部品(特にシャフト部)が熱膨張することで、バルブクリアランスが変化し、カム捻り角度に基づく弁開閉時期が実際の弁開閉時期と異なり、内部EGR量算出値に対する実内部EGR量の誤差が大きくなるおそれがあった。
【0008】
ここで、排気温度及びバルブ温度を温度センサの出力に基づいて検出することにより内部EGR量の推定精度を向上させることも可能であるが、センサ付加によりコストが増大し、センサの応答遅れが生じた場合には、誤差が生じてしまう。また、温度センサを設けずに、燃料噴射量に応じて排気温度及びバルブ温度を推定することも可能であるが、これらの推定温度は、機関の発熱量と放熱量との収支がバランスする平衡状態での温度であり、推定温度が平衡とならない過渡状態においては、推定温度に誤差が生じ、内部EGR量算出値に対する実内部EGR量の誤差が大きくなるおそれがあった。このため、実際の点火時期や要求噴射量を満足できず、運転性の悪化や燃費・排気悪化を招くおそれがあった。
【0009】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、機関の過渡状態においても内部EGR量の推定を精度良く推定することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため本発明では、バルブタイミング可変機構の開閉タイミング変化量に基づいてバルブタイミング(排気バルブ閉時期、吸気バルブ開時期等)を算出するが、バルブ温度及びバルブクリアランスを推定し、バルブクリアランスによりバルブタイミングを補正する。ここで、バルブ温度推定値は、機関の定常状態でのバルブ平衡温度を算出し、バルブ平衡温度の変化に対し時間遅れを持たせて算出する。そして、排気バルブ閉弁時の筒内温度及び筒内圧力と、燃焼空燃比に応じた排気ガス組成のガス定数とを算出し、少なくともこれらに基づいて、排気バルブ閉弁時の筒内ガス量を算出し、排気バルブ開期間と吸気バルブ開期間とのオーバーラップ中の吹き返しガス量を算出する。そして、筒内ガス量と吹き返しガス量とに基づいて、内部EGR量を算出する。
【0012】
【発明の効果】
本発明によれば、過渡状態においても、筒内温度またはバルブ温度を精度良く推定でき、内部EGR量をより精度良く推定することができ、点火時期、燃料噴射量、バルブ開閉タイミングを適切に設定することで、運転性の向上や燃費・排気の改善ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、内燃機関の内部EGR量推定装置のシステム構成図である。
【0014】
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、点火プラグ4を囲むように、吸気バルブ5と排気バルブ6とを備えている。吸気バルブ5及び排気バルブ6のリフト特性(開閉時期)は、吸気側及び排気側に設けられたバルブタイミング可変機構の可変動弁ソレノイド22,23により、カム軸に対するカムの位相を変化させることで、バルブタイミングの制御が可能である。
【0015】
吸気通路7には、電子制御スロットル弁19が設けられており、これにより吸入新気量が制御される。燃料の供給は、吸気通路7に気筒毎に(または各燃焼室3に直接臨ませて)設けたインジェクタ20によりなされる。燃焼室3内で混合気は点火プラグ4により点火されて燃焼し、排気通路8へ排出される。
【0016】
ここで、電子制御スロットル弁19、インジェクタ20、点火プラグ4(パワトラ内蔵点火コイル21)、可変動弁ソレノイド22,23の作動は、エンジンコントロールユニット(ECU)30により制御される。
【0017】
これらの制御のため、ECU30には、各種センサからの信号が入力されている。
クランク角センサ14は、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力し、これによりクランク角位置と共にエンジン回転数を検出可能である。そして、カム角センサ16,17は、吸気バルブ5及び排気バルブ6のカム角を検出可能であり、これにより可変動弁ソレノイド22,23の作動状態を検出可能である。
【0018】
そして、吸気通路7にて吸入新気量を検出するエアフロメータ9、電子制御スロットル弁19下流にて吸気圧力を検出する吸気圧力センサ10、排気通路7にて排気圧力を検出する排気圧力センサ11、エンジン1の冷却水温度を検出する水温センサ15、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ18、エンジン1の振動(特にノッキング振動)を検出するノックセンサ25の出力信号もECU30に入力され、これらの状態を検出可能である。なおノックセンサ25は、吸気バルブ5及び排気バルブ6の動作振動(着座振動など)を検出可能である。
【0019】
さらにスタータスイッチ26によるON−OFF信号もECU30に入力される。
次に、ECU30が行う内部EGR量及び内部EGR率の推定について以下に説明する。図2〜図14は制御構成図であり、図15〜図32は制御フローチャートであり、図33〜図39及び図42は各値を求めるテーブルであり、図40及び図41はバルブタイミング変化量の正負方向の定義を示す図である。
【0020】
内部EGR率MRESFRの算出について、図2の内部EGR率算出手段の制御構成図と、図15の内部EGR率MRESFR算出フローとを用いて説明する。
【0021】
図2に示す吸入新気量算出手段は吸入新気量(新気質量)MACYL、目標燃焼当量比算出手段は目標燃焼当量比TFBYA、内部EGR量算出手段は内部EGR量MRESをそれぞれ算出し、これらの算出値に基づいて、内部EGR率算出手段は内部EGR率MRESFRを算出する。
【0022】
図15のステップ1(図では「S1」と記す。以下同様)では、エアフロメータ9により計測された吸入新気量に基づいて1シリンダ当たりの吸入新気量MACYLを算出する。
【0023】
ステップ2では、クランク角センサ14の信号に基づいて検出されるエンジン回転数と、アクセル開度センサ18の信号に基づいて検出されるアクセル開度と、水温センサ15の信号に基づいて検出される冷却水温度とに応じて決まる目標燃焼当量比TFBYAを算出する。
【0024】
なお、目標燃焼当量比TFBYAは、理論空燃比(ストイキ)を14.7とすると、目標燃焼空燃比より次式により表され、目標燃焼空燃比がストイキのときに1となる。
【0025】
TFBYA=14.7/目標燃焼空燃比・・・(1)
ステップ3では、後述する図16のフローチャートに従って、1シリンダ当たりの内部EGR量MRESを算出する。
【0026】
ステップ4では、内部EGR率MRESFR(1シリンダ当たりの総ガス量に対する内部EGR量の割合)を次式により算出し、処理を終了する。
MRESFR=MRES/{MRES+MACYL×(1+TFBYA/14.7)}・・・(2)
ここで、ステップ3の内部EGR量MRESの算出について、図3の内部EGR量算出手段の制御構成図と、図16の内部EGR量算出フローとを用いて説明する。
【0027】
図3に示す排気バルブ閉弁時(図には「EVC時」と示す)筒内ガス量算出手段は筒内ガス量MRESCYL、吸気バルブ5及び排気バルブ6のオーバーラップ(図には「O/L」と示す)中吹き返しガス量算出手段は吹き返しガス量MRESOLをそれぞれ算出し、これらの算出値に基づいて、内部EGR量算出手段は内部EGR量MRESを算出する。
【0028】
図16のステップ5では、後述する図17のフローチャートに従って、排気バルブ閉弁時においてシリンダ内部に残留しているガス量である排気バルブ閉弁時筒内ガス量MRESCYLを算出する。
【0029】
ステップ6では、後述する図18のフローチャートに従って、オーバーラップ中に排気側から吸気側へ吹き返すガス量であるオーバーラップ中吹き返しガス量MRESOLを算出する。
【0030】
ステップ7では、排気バルブ閉弁時筒内ガス量MRESCYLとオーバーラップ中吹き返しガス量MRESOLとを加算して、内部EGR量MRESを次式により算出する。
【0031】
MRES=MRESCYL+MRESOL・・・(3)
ここで、ステップ5の排気バルブ閉弁時筒内ガス量MRESCYLの算出について、図4の排気バルブ閉弁時筒内ガス量算出手段の制御構成図と、図17の排気バルブ閉弁時筒内ガス量MRESCYL算出フローとを用いて説明する。
【0032】
図4に示す目標燃焼当量比算出手段は排気ガスの目標燃焼当量比TFBYAを算出し、この値に基づき、排気ガスガス定数算出手段はガス定数REXを算出する。排気バルブ閉弁時筒内容積算出手段は筒内容積VEVC、排気バルブ閉弁時筒内温度算出手段は筒内温度TEVC、排気バルブ閉弁時圧力算出手段は筒内圧力PEVCをそれぞれ算出する。そして、これらの算出値に基づき、排気バルブ閉弁時筒内ガス量算出手段は筒内ガス量MRESCYLを算出する。
【0033】
図17のステップ8では、後述する図24のフローチャートに従って、排気バルブ閉弁時筒内容積VEVCを求める。
ステップ9では、図33に示すテーブルから目標燃焼当量比TFBYAに応じた排気ガスのガス定数REXを求める。図33は、排気ガスガス定数REX算出テーブルであり、横軸は目標燃焼当量比TFBYA、縦軸は排気ガスのガス定数REXを示している。なお、図33中の点線はストイキを示している。
【0034】
ステップ10では、後述する図31に示すフローに従って、排気バルブ閉弁時筒内温度TEVCを推定する。
ステップ11では、排気圧力センサ11の信号に基づいて検出された排気圧力に基づいて、排気バルブ閉弁時筒内圧力PEVCを推定する。なお、排気バルブ閉弁時筒内圧力PEVCは、混合気体積と排気系の管内抵抗とで決まるため、混合気体積流量に応じたテーブルから求めてもよい。
【0035】
ステップ12では、ステップ8〜ステップ11において算出された排気バルブ閉弁時筒内容積VEVC、排気ガスガス定数REX、排気バルブ閉弁時筒内温度TEVC、排気バルブ閉弁時筒内圧力PEVCの算出値から、排気バルブ閉弁時においてシリンダ内部に残留している排気バルブ閉弁時筒内ガス量MRESCYLを次式により算出する。
【0036】
MRESCYL=(PEVC×VEVC)/(REX×TEVC)・・・(4)
ここで、図16のステップ6のオーバーラップ中に排気側から吸気側へ吹き返すガス量MRESOLの算出について、図5のオーバーラップ中吹き返しガス量算出の制御構成図と、図18のオーバーラップ中吹き返しガス量MRESOL算出フローとを用いて説明する。
【0037】
図5では、目標燃焼当量比算出手段は当量比TFBYAを算出し、この算出値に基づいて、排気ガスガス定数算出手段はガス定数REXを算出する。オーバーラップ中有効面積算出手段は、後述する図39に従って、有効面積ASUMOLを算出する。そして、これらの算出値と、エンジン回転数算出手段、排気ガス比熱比算出手段、排気バルブ閉弁時筒内温度算出手段、排気バルブ閉弁時筒内圧力算出手段、吸気圧力算出手段、チョーク過給判定算出手段による各算出値とに基づいて、オーバーラップ中吹き返しガス量算出手段は吹き返しガス量MRESOLを算出する。
【0038】
図18のステップ13では、後述する図29のフローチャートに従って、オーバーラップ中有効面積ASUMOLを算出する。
ステップ14では、クランク角センサ14の信号に基づいてエンジン回転数NRPMを算出する。
【0039】
ステップ15では、図34に示すマップから排気ガス比熱比SHEATRを算出する。この制御構成は図6に示す。
図6に示す目標燃焼当量比算出手段は目標燃焼当量比TFBYA、排気バルブ閉弁時筒内温度算出手段は筒内温度TEVCをそれぞれ算出し、これらの算出値に基づき、排気ガス比熱比算出手段は排気ガス比熱比SHEATRを算出する。
【0040】
図34は、排気ガス比熱比算出マップであり、横軸は目標燃焼当量比TFBYA、縦軸は排気ガス比熱比SHEATRを示している。なお、図中の点線はストイキの位置を示しており、目標燃焼当量比TFBYAがストイキ近傍にあるときは排気ガス比熱比SHEATRが小さくなり、リッチ側またはリーン側になると比熱比SHEATRが大きくなる。そして、排気バルブ閉弁時の筒内温度TEVCが変化した場合を太線矢印で示す。ここで、図15のステップ2で算出した目標燃焼当量比TFBYAと、図17のステップ10で算出した排気バルブ閉弁時筒内温度TEVCとに応じて、排気ガス比熱比SHEATRを求める。
【0041】
ステップ16では、後述する図7の過給・チョーク判定手段の制御構成図と、図19の過給判定TBCRG・チョーク判定CHOKEフローとにより、過給判定TBCRG及びチョーク判定CHOKEを行う。
【0042】
ステップ17では、ステップ16での過給判定フラグTBCRGが0であるか否か、すなわち過給状態を判断する。過給判定フラグTBCRGが0の場合は、ステップ18へ進み、過給判定フラグTBCRGが0でない場合は、ステップ21へ進む。
【0043】
ステップ18では、ステップ16でのチョーク判定フラグCHOKEが0であるか否か、すなわちチョーク状態を判断する。
チョーク判定フラグCHOKEが0の場合は、ステップ19へ進み、後述する図20のフローから、過給無し・チョーク無し時のオーバーラップ中の吹き返しガス流量MRESOLtmpを算出する。
【0044】
一方、ステップ18で、ステップ16でのチョーク判定フラグCHOKEが0でない場合には、ステップ20へ進み、後述する図21のフローから、過給無し・チョーク有り時のオーバーラップ中の吹き返しガス流量MRESOLtmpを算出する。
【0045】
また、ステップ17で、ステップ16での過給判定フラグTBCRGが1、すなわち過給状態であり、且つステップ21でチョーク判定フラグCHOKEが0の場合は、ステップ22へ進み、後述する図22のフローから、過給有り・チョーク無し時のオーバーラップ中の吹き返しガス流量MRESOLtmpを算出する。
【0046】
一方、ステップ21で、ステップ16でのチョーク判定フラグCHOKEが1の場合は、ステップ23へ進み、後述する図23のフローから、過給有り・チョーク有り時の吹き返しガス流量MRESOLtmpを算出する。
【0047】
ステップ19,20,22,23で吹き返しガス流量MRESOLtmpを算出した後は、ステップ24へ進む。
ステップ24では、過給の有無とチョークの有無との状態に応じて、吹き返しガス流量MRESOLtmpとオーバーラップ期間中の積算有効面積ASUMOLとを積算することで、オーバーラップ中の吹き返しガス量MRESOLを次式により算出する。
【0048】
MRESOL=(MRESOLtmp×ASUMOL×60)/(NRPM×360)・・・(5)
ここで、ステップ16における過給・チョーク判定について、図7の過給・チョーク判定手段の制御構成図と、図19の過給判定TBCRG・チョーク判定CHOKEフローとを用いて説明する。
【0049】
図7に示す通り、排気ガス比熱比算出手段、排気バルブ閉弁時筒内圧力算出手段、吸気圧力算出手段の各算出値に基づき、過給・チョーク判定手段は過給判定TBCRGとチョーク判定CHOKEとを行う。
【0050】
図19のステップ25では、吸気圧力センサ10の信号に基づいて検出された吸気圧力PINと、図17のステップ11で算出された排気バルブ閉弁時筒内圧力PEVCとの比、すなわち吸気排気圧力比PINBYEXを次式により算出する。
【0051】
PINBYEX=PIN/PEVC・・・(6)
ステップ26では、吸気排気圧力比PINBYEXが1以下であるか否か、すなわち過給状態を判断する。
【0052】
吸気排気圧力比PINBYEXが1以下の場合、すなわち過給無しの場合は、ステップ27へ進み、過給判定フラグTBCRGを0に設定し、ステップ30へ進む。
【0053】
一方、吸気排気圧力比PINBYEXが1より大きい場合、すなわち過給有りの場合は、ステップ28へ進み、過給判定フラグTBCRGを1に設定し、ステップ29へ進み、図18のステップ15で算出した排気ガス比熱比SHEATRを、図35に示すテーブルから求めた空気及び燃料の混合気比熱比MIXAIRSHRとする(SHEATR=MIXAIRSHR)。
【0054】
図35は、混合気比熱比MIXAIRSHR算出テーブルであり、横軸は目標燃焼当量比TFBYA、縦軸は混合気比熱比MIXAIRSHRを示している。なお、図中の点線はストイキを示し、比熱比MIXAIRSHRは、リーン側のときは大きく、リッチ側のときは小さくなる。そして、図15のステップ2で算出した目標燃焼当量比TFBYAに対応する混合気比熱比MIXAIRSHRをテーブルから求める。
【0055】
そして、ステップ29において、排気ガス比熱比SHEATRを混合気比熱比MIXAIRSHRに置き換える(SHEATR=MIXAIRSHR)ことで、ターボ過給や慣性過給等の過給時におけるオーバーラップ中のガス流れが吸気系から排気系へ向かう(吹き抜ける)ときにおいても、オリフィスを通過するガスの比熱比を排気ガスの比熱比から吸気混合気の比熱比に変更することにより、吹き抜けるガス量を精度良く推定し、内部EGR量を精度良く算出する。
【0056】
ステップ30では、ステップ15またはステップ29で算出した排気ガス比熱比SHEATRに基づき、最小と最大とのチョーク判定しきい値SLCHOKEL,SLCHOKEHを次式により算出する。
【0057】
SLCHOKEL={2/(SHEATR+1)}^{SHEATR/(SHEATR−1)}・・・(7a)
SLCHOKEH={2/(SHEATR+1)}^{−SHEATR/(SHEATR−1)}・・・(7b)
このチョーク判定しきい値SLCHOKEL,SLCHOKEHは、チョークする限界値を算出している。
【0058】
また、ステップ30において、制御構成上、累乗計算が困難な場合には、予め、(7a),(7b)式の計算結果を、最小チョーク判定しきい値SLCHOKELテーブルと最大チョーク判定しきい値SLCHOKEHテーブルとして記憶しておき、排気ガス比熱比SHEATRに応じて求めてもよい。
【0059】
ステップ31では、ステップ25で算出した吸気排気圧力比PINBYEXが、最小チョーク判定しきい値SLCHOKEL以上で且つ最大チョーク判定しきい値SLCHOKEH以下の範囲内にあるか否か、すなわちチョーク状態を判定する。
【0060】
吸気排気圧力比PINBYEXが範囲内にある場合、すなわちチョーク無しと判断した場合は、ステップ32へ進み、チョーク判定フラグCHOKEを0に設定する。
【0061】
一方、吸気排気圧力比PINBYEXが範囲内にない場合、すなわちチョーク有りと判断した場合は、ステップ33へ進み、チョーク判定フラグCHOKEを1に設定する。
【0062】
また、図18のステップ19の吹き返しガス流量MRESOLtmpの算出について、図20の過給無し・チョーク無し時オーバーラップ中吹き返しガス流量算出フローを用いて説明する。
【0063】
ステップ34では、図17のステップ9で算出された排気ガスのガス定数REXと、ステップ10で算出された排気バルブ閉弁時の筒内温度TEVCとに基づき、ガス流量算出式密度項MRSOLDを次式により算出する。
【0064】
MRSOLD=SQRT{1/(REX×TEVC)}・・・(8)
ここで、SQRTは温度及びガス定数に関する係数である。なお、制御構成上、ガス流量算出式密度項MRSOLDの算出が困難な場合は、予め、(8)式の計算結果をマップとして記憶しておき、排気ガスガス定数REXと筒内温度TEVCとに応じて求めてもよい。
【0065】
ステップ35では、図18のステップ15で算出された排気ガス比熱比SHEATRと、図19のステップ25で算出された吸気排気圧力比PINBYEXとに基づき、ガス流量算出式圧力差項MRSOLPを次式により算出する。
【0066】
MRSOLP=SQRT[SHEATR/(SHEATR−1)×{PINBYEX^(2/SHEATR)−PINBYEX^((SHEATR+1)/SHEATR)}]・・・(9)
ステップ36では、図17のステップ11で算出された排気バルブ閉弁時筒内圧力PEVCと、図20のステップ34とステップ35とで算出されたガス流量算出式密度項MRSOLDとガス流量算出式圧力差項MRSOLPとに基づいて、過給無し・チョーク無し時のオーバーラップ中の吹き返し流量MRESOLtmpを次式により算出する。
【0067】
MRESOLtmp=1.4×PEVC×MRSOLD×MRSOLP・・・(10)
また、ステップ20の吹き返しガス流量MRESOLtmpについて、図21の過給無し・チョーク有り時の吹き返しガス流量算出フローを用いて説明する。
【0068】
ステップ37では、図20のステップ34と同じく、ガス流量算出式密度項MRSOLDを前述の(8)式より算出する。
ステップ38では、図18のステップ15で算出された排気ガス比熱比SHEATRに基づき、ガス流量算出式チョーク時圧力差項MRSOLPCを次式により求める。
【0069】
MRSOLPC=SQRT[SHEATR×{2/(SHEATR+1)}^{(SHEATR+1)/(SHEATR−1)}]・・・(11)
なお、制御構成上、累乗計算が困難な場合には、予め(11)式の計算結果を、ガス流量算出式チョーク時圧力差項MRSOLPCマップとして記憶しておき、排気ガス比熱比SHEATRに応じて求めてもよい。
【0070】
ステップ39では、図17のステップ11で算出された排気バルブ閉弁時筒内圧力PEVCと、図21のステップ37で算出されたガス流量算出式密度項MRSOLDと、ステップ38で算出されたチョーク時圧力差項MRSOLPCに基づいて、過給無し・チョーク有り時のオーバーラップ中吹き返し流量MRESOLtmpを次式により算出する。
【0071】
MRESOLtmp=PEVC×MRSOLD×MRSOLPC・・・(12)
また、ステップ22のオーバーラップ中の平均吹き返しガス流量MRESOLtmpの算出について、図22の過給有り・チョーク無し時の吹き返しガス流量算出フローを用いて説明する。
【0072】
ステップ40では、図19のステップ29で算出された排気ガス比熱比SHEATRと、ステップ25で算出された吸気排気圧力比PINBYEXとに基づき、ガス流量算出式過給時圧力差項MRSOLPTを次式により求める。
【0073】
MRSOLPT=SQRT[SHEATR/(SHEATR−1)×{PINBYEX^(−2/SHEATR)−PINBYEX^(−(SHEATR+1)/SHEATR)}]・・・(13)
なお、制御の構成上、累乗計算が困難な場合は、予め(13)式の計算結果を、ガス流量算出式過給時圧力差項MRSOLPTマップとして記憶しておき、排気ガス比熱比SHEATRと吸気排気圧力比PINBYEXとに応じて求めてもよい。
【0074】
ステップ41では、吸気圧力センサ10の信号に基づいて検出された吸気圧力PINと、ステップ40で算出された過給時圧力差項MRSOLPTとに基づいて、過給有り・チョーク無し時オーバーラップ中吹き返しガス流量MRESOLtmpを次式により算出する。
【0075】
MRESOLtmp=−0.152×PIN×MRSOLPT・・・(14)
ここで、吹き返しガス流量MRESOLtmpは負の値を示すことで、オーバーラップ中に吸気系から排気系へ吹き抜けるガス流量を表すことができ、これに基づいて内部EGR量を減じる。
【0076】
また、ステップ23の吹き返しガス流量MRESOLtmpの算出について、図23の過給有り・チョーク有り時オーバーラップ中吹き返しガス流量算出フローを用いて説明する。
【0077】
ステップ42では、図21のステップ38と同じく、ガス流量算出式チョーク時圧力差項MRSOLPCを(11)式またはマップから求める。
ステップ43では、吸気圧力PINと、ガス流量算出式チョーク時圧力差項MRSOLPCとに基づいて、過給有り・チョーク有り時のオーバーラップ中吹き返しガス流量MRESOLtmpを次式により算出する。
【0078】
MRESOLtmp=−0.108×PIN×MRSOLPC・・・(15)
ここで、吹き返しガス流量MRESOLtmpは負の値を示すことで、オーバーラップ中に吸気側から排気側へ吹き抜けるガス流量を表すことができ、内部EGR量を減じることとなる。
【0079】
ここで、ステップ19,20,22,23で、過給の有無とチョークの有無との状態に応じて、吹き返しガス流量MRESOLtmpを算出する。そして、前述のステップ24でオーバーラップ中吹き返しガス量MRESOLを算出した後は、図16のステップ6からステップ7へ進み、前述のステップ7で内部EGR量MRESを算出する。そして、図15のステップ3からステップ4へ進み、前述の内部EGR率MRESFRを算出して、処理を終了する。
【0080】
また、図17のステップ8の排気バルブ閉弁時筒内容積VEVCの算出について、図8の排気バルブ閉弁時筒内容積VEVC算出の制御構成図と、図24の排気バルブ閉弁時筒内容積VEVC算出フローとを用いて説明する。
【0081】
図8に示す排気バルブ閉弁時筒内容積算出手段は、後述する排気バルブタイミング変化量算出手段の算出値VTEOFSに基づいて、排気バルブ閉弁時のピストン位置から幾何学的に決まる排気バルブ閉弁時筒内容積VEVCを算出する。
【0082】
図24のステップ44では、後述する図25のフローチャートに従って、オーバーラップ増大側、すなわち排気バルブ閉弁時が遅くなる方への変化量である排気バルブタイミング変化量VTEOFSを算出する。
【0083】
ステップ45では、排気バルブタイミング変化量VTEOFSに応じて、図36に示すテーブルから排気バルブ閉弁時筒内容積VEVCを求める。
図36は、排気バルブ閉弁時筒内容積VEVC算出テーブルであり、横軸は排気バルブタイミング変化量VTEOFS、横軸は排気バルブ閉弁時筒内容積VEVCを示している。
【0084】
なお、排気バルブ閉弁時のピストン2の位置と筒内容積VEVCとの関係を変化させる機構を有するエンジンにおいては、それらの変化量に応じた排気バルブ閉弁時筒内容積VEVCをテーブルから求めてもよい。
【0085】
なお、圧縮比を変化させる機構を有するエンジンにおいては、圧縮比の変化量に応じた排気バルブ閉弁時筒内容積VEVCをテーブルから求めてもよい。
ここで、図24のステップ44の排気バルブタイミング変化量VTEOFSの算出について、図9の排気バルブタイミング変化量VTEOFSの算出の制御構成図と、図25の排気バルブタイミング変化量VTEOFS算出フローとを用いて説明する。
【0086】
図9では、排気バルブタイミング基本変化量算出手段がクランク角センサ14及び排気側カム角センサ17の信号から、両者の相対関係に応じて検出される排気バルブタイミング基本変化量(排気カム捻り角度)VTCNOWEを算出する。バルブタイミング変化量補正量算出手段がバルブクリアランス量算出手段の算出値VCLEに基づいて、バルブタイミング変化量補正量VTCLEを算出する。そして排気バルブタイミング変化量算出手段が、これらの算出値VTCNOWE、VTCLEとバルブタイミング補正学習値算出手段の算出値VTHOSEとに基づいて、排気バルブタイミング変化量VTEOFSを算出する。
【0087】
図25のステップ46では、クランク角センサ14及び排気側カム角センサ17の信号に基づいて、排気バルブタイミング基本変化量(排気カム捻り角度)VTCNOWEを算出する。
【0088】
ステップ47では、後述する図26のフローチャートに従って、バルブクリアランス量VCLEを算出する。
ステップ48では、排気バルブクリアランス量VCLEに応じて、図37(イ)に示すテーブルから排気バルブタイミング変化量補正量VTCLEを求める。
【0089】
図37(イ)は、排気バルブタイミング変化量補正量VTCLE算出テーブルであり、横軸は排気バルブクリアランス量VCLE、縦軸は基準クリアランス量(定常状態時)でのバルブタイミングに対する排気バルブタイミング変化量補正量VTCLEを示している。これによると、排気バルブ6のクリアランス量VCLEが小さくなると(左側へ向かうと)、閉弁時期がVTCLE分遅くなるので、オーバーラップ増大側へのバルブタイミング変化量を増大補正する必要があることを示している。
【0090】
図25のステップ49では、後述する図27のフローチャートに従って、バルブタイミング補正学習値VTHOSEを算出する。
ステップ50では、排気バルブタイミング変化量VTEOFSを、排気バルブタイミング基本変化量(排気カム捻り角度)VTCNOWE、バルブ温度VTMPEによるバルブクリアランス量VCLEの変化に基づく排気バルブタイミング変化量補正量VTCLE、カム摩耗・シム摩耗によるバルブクリアランス量VCLEの変化の学習値に基づく排気バルブタイミング補正学習値VTHOSEを加算することにより、次式により求める。
【0091】
VTEOFS=VTCNOWE+VTCLE+VTHOSE・・・(16)
ここで、ステップ47のバルブクリアランス量VCLEの算出について、図10の排気バルブクリアランス量VCLE算出の制御構成図と、図26のバルブクリアランス量VCLE算出フローとを用いて説明する。
【0092】
図10のバルブクリアランス量算出手段は、エアフロメータ9の信号に基づき算出される吸入新気量MACYLに応じた燃料噴射量から、バルブ温度VTMPEを算出するバルブ温度算出手段の算出値に基づいて、バルブクリアランス量VCLEを算出する。ここで、バルブ温度算出手段は、後述する図31の温度算出フローに従いバルブ温度VTMPEを算出する。なお、最終的な燃料噴射量TIは、エアフロメータ9により検出される実際の吸入新気量(質量)MACYLに基づき、ストイキ相当の基本燃料噴射量TP=K×MACYL/NRPM(Kは定数)を定め、これを次式のように、目標空燃比に対応する目標燃焼当量比TFBYAより補正し、または空燃比フィードバック補正係数LAMBDAにより補正して算出する。
【0093】
TI=TP×TFBYA×LAMBDA・・・(17)
図26のステップ51では、後述する図31のバルブ温度算出フローに従い、バルブ温度VTMPEを算出する。なお本フローでは、吸気バルブ5と排気バルブ6とについて各々独立して算出しているが、処理は同様であるため、排気バルブ6について説明する。
【0094】
ステップ52では、次式により、排気バルブ温度VTMPEに応じて、暫定バルブクリアランス量VCLEtmpを算出する。
VCLEtmp=−KVTMPE×(VTMPE−90)+VCLSTDE・・・(18)
ここで、−KVTMPEは、排気バルブ6の材質及び長さにより相対的に決まる係数であり、主としてバルブ6の軸方向の膨張が大きい場合を考慮し、その他の部分(例えばシリンダヘッド等)の膨張は考慮しないようにして決められる。VCLSTDEは、基準温度(ここでは90℃)における基準バルブクリアランス量である。なおバルブ温度VTMPEが上昇すれば、クリアランス量VCLEtmpが小さくなる。
【0095】
ステップ53では、暫定バルブクリアランス量VCLEtmpが0以上であるか否かを判断する。VCLEtmpが0以上(VCLEtmp≧0)の場合には、ステップ55へ進む。一方、VTCLEtmpが0未満(VCLEtmp<0)の場合には、ステップ54へ進み、VCLEtmp=0としてステップ55へ進む。これはバルブクリアランス量VCLEが負の値にはならないためである。
【0096】
ステップ55では、バルブクリアランス量VCLEを暫定バルブクリアランス量VCLEtmpに置き換える(VCLE=VCLEtmp)。
次に、図25のステップ49のバルブタイミング補正学習値VTHOSEの算出について、図11のバルブタイミング補正学習値算出の制御構成図と、図27のバルブタイミング補正学習値VTHOSE算出フローとを用いて説明する。
【0097】
図11では、バルブタイミング基本変化量算出手段がクランク角センサ14及びカム角センサ17の信号からバルブタイミング基本変化量(排気カム捻り角度)VTCNOWEを算出する。バルブ閉弁時期推定値算出手段が、バルブタイミング基本変化量VTCNOWEと、バルブタイミング変化量補正量算出手段の算出値VTCLEとに基づいて、バルブ閉弁時期推定値VCLTEEを算出する。一方、バルブ閉弁時期実際値算出手段がバルブ閉弁時期実際値判定手段と、クランク角センサ14及びノックセンサ25の信号からバルブ閉弁時期実際値VCLTREを算出する。そして、バルブタイミング補正学習値算出手段が、バルブ閉弁時期推定値VCLTEE及びバルブ閉弁時期実際値VCLTREに基づいてバルブタイミング補正学習値VTHOSEを算出する。
【0098】
図27のステップ56では、後述する図28のフローチャートに従って、バルブタイミング実際値算出許可フラグFVTHOSEを算出する。
ステップ57では、バルブタイミング実際値算出許可フラグFVTHOSEが1であるか否かを判断する。これにより、バルブ閉弁時期を適切に検出できる状態であるか否かを判断する。フラグFVTHOSE=1の場合には、ステップ58へ進む。一方、フラグFVTHOSE=0の場合には、リターンとなる。
【0099】
ステップ58では、排気バルブ6が着座するときに生じる振動を検知するノックセンサ25の信号と、クランク角センサ14の信号との相対関係により、実際のバルブ6の着座時期、すなわち閉弁時期実際値VCLTRE(degATDC)を算出する。
【0100】
ステップ59では、バルブ閉弁時期推定値VCLTEEを、バルブ閉弁時期VCLTSTDEと排気バルブタイミング変化量補正量VTCLEとを加算することで、次式により算出する。
【0101】
VCLTEE=VCLTSTDE+VTCLE(degATDC)・・・(19)
ここでVCLTSTDEは、基準バルブクリアランス量(温間時におけるバルブクリアランス量)において、バルブタイミング基本変化量が0のときのバルブ閉弁時期である。
【0102】
ステップ60では、暫定バルブタイミング補正量VTHOSEtmpを、バルブ閉弁時期の実際値VCLTREと推定値VCLTEEとの差(VCLTRE−VCLTEE)から算出する。
【0103】
ステップ61では、暫定バルブタイミング補正量VTHOSEtmpとバルブタイミング補正学習値VTHOSEとの誤差の絶対値が所定値SLVCL以上であるか否かを判断する。誤差の絶対値が所定値SLVCL以上である場合には、ステップ62へ進む。一方、所定値SLVCL以下である場合には、リターンとなる。
【0104】
ステップ62では、バルブタイミング補正学習値VTHOSEに暫定バルブタイミング補正量VTHOSEtmpを代入する(VTHOSE=VTHOSEtmp)。
【0105】
ここで、誤差が正側に大きくなれば、実際のバルブ閉時期はさらに遅れるため、この誤差分は、バルブタイミング変化量に加算すればよい。ただし、実際はこの誤差分は、主にシム摩耗・カム摩耗によりクリアランスが拡大し、実際のバルブ閉時期が早まるため、負の値を示し、バルブタイミング変化量を打ち消すような動きとなる。
【0106】
ここで、ステップ56のバルブタイミング実際値算出許可フラグFVTHOSEの算出について、図28のバルブタイミング実際値算出許可フラグFVTHOSE算出フローを用いて説明する。
【0107】
ステップ63でバルブタイミング基本変化量が0(VTCNOW=0)と判断され、ステップ64で水温が所定水温VTHOSTW以上であると判断され、ステップ65で回転数が所定回転数VTHOSNE以下と判断され、ステップ66でスロットル開度が所定開度VTHOSTVO以下と判断されたとき、ステップ67において、バルブタイミング実際値算出許可フラグFVTHOSEを1にする(FVTHOSE=1)。これは、バルブタイミング実際値VCLTREを算出するのに適した運転状態であるかを推定するためである。
【0108】
一方、ステップ63〜ステップ66までのいずれか1つでも成立しない場合には、ステップ68へ進み、バルブタイミング実際値算出許可フラグFVTHOSEを0にする(FVTHOSE=0)。これらの条件を満たさない場合には、バルブタイミング実際値VCLTREの算出に適した状態にないためである。
【0109】
次に、図18のステップ13のオーバーラップ中有効面積積算値ASUMOLの算出について、図12のオーバーラップ中有効面積算出の制御構成図と、図29のオーバーラップ中有効面積積算値算出フローとを用いて説明する。
【0110】
図12のオーバーラップ中有効面積積算値算出手段は、吸気バルブタイミング変化量算出手段と排気バルブタイミング変化量算出手段との各算出結果に基づいて、オーバーラップ中有効面積算出値ASUMOLを算出する。
【0111】
図29のステップ69では、後述する図30のフローチャートに従って、吸気バルブタイミング変化量VTIOFSを算出する。
ステップ70では、前述の図25のフローチャートに従って、排気バルブタイミング変化量VTEOFSを算出する。
【0112】
ステップ71では、オーバーラップ中有効面積積算値ASUMOLが、吸気バルブタイミング変化量VTIOFSと排気バルブタイミング変化量VTEOFSとに応じて、図38に示すオーバーラップ中有効面積積算値算出マップから求められる。
【0113】
図38は、オーバーラップ中の有効面積についての特性図であり、横軸は吸気バルブタイミング変化量VTIOFS、縦軸は排気バルブタイミング変化量VTEOFSを示している。吸気バルブタイミング変化量VTIOFS、排気バルブタイミング変化量VTEOFSが大きくなると、オーバーラップ変化量が大きくなり、有効面積積算値ASUMOLが大きくなる。
【0114】
ここで、図39は、オーバーラップ中の有効面積積算値ASUMOLの説明図であり、横軸はクランク角度、縦軸は吸気バルブ5と排気バルブ6との開口面積を示している。そして、オーバーラップ中の或る時点における有効な開口面積は、排気バルブ開口面積と吸気バルブ開口面積とのうち小さい方とする。すなわち、オーバーラップ中の全期間における有効面積積算値ASUMOLは、吸気バルブ5及び排気バルブ6が開いている期間の積分値(図中の斜線部)となる。このようにして、オーバーラップ中有効面積積算値ASUMOLを算出することで、吸気バルブ5と排気バルブ6とのオーバーラップ量を1つのオリフィス(流出孔)と疑似でき、排気系の状態と吸気系の状態とからこのオリフィスを通過する流量を簡略的に算出できる。
【0115】
次に、図29のステップ69の吸気バルブタイミング変化量VTIOFSの算出について、図13の吸気バルブタイミング変化量VTIOFS算出の制御構成図と、図30の吸気バルブタイミング変化量VTIOFS算出フローとを用いて説明する。なお、吸気バルブ5は、オーバーラップ量が大きくなるよう、すなわち開弁時期が早くなる場合について説明している。
【0116】
図13では、吸気バルブタイミング基本変化量算出手段がクランク角センサ14及び吸気側カム角センサ16の信号から吸気バルブタイミング基本変化量(吸気カム捻り角度)VTCNOWを算出する。バルブタイミング変化量補正量算出手段がバルブクリアランス量算出手段の算出値VCLIに基づいて、バルブタイミング変化量補正量VTCLIを算出する。そして、吸気バルブタイミング変化量算出手段が吸気バルブタイミング基本変化量VTCNOW、バルブタイミング変化量補正量VTCLI、及びバルブタイミング補正学習値算出手段の算出値VTHOSIに基づいて、吸気バルブタイミング変化量VTEOFSを算出する。
【0117】
図30のステップ72では、クランク角センサ14及び吸気側カム角センサ16の信号に基づいて、吸気バルブタイミング基本変化量(吸気カム捻り角度)VTCNOWを算出する。
【0118】
ステップ73では、前述の図26のフローチャートに従って、バルブ温度VTMPIから吸気バルブクリアランス量VCLIを算出する。ここで、ステップ52で算出される暫定バルブクリアランス量VCLItmpは、吸気バルブ温度VTMPIに応じて暫定バルブクリアランス量VCLItmpを次式により算出する。
【0119】
VCLItmp=−KVTMPI×(VTMPI−90)+VCLSTDI・・・(20)
ここで、−KVTMPIは、吸気バルブ5の材質及び長さにより相対的に決まる係数であり、主としてバルブ5の軸方向の膨張が大きい場合を考慮し、その他の部分(例えばシリンダヘッド等)の膨張は考慮しないようにして決められる。VCLSTDIは、基準バルブクリアランス量(温間時(約90℃)におけるクリアランス量)である。
【0120】
ステップ74では、吸気バルブクリアランス量VCLIに応じて、前述の図37(ロ)に示すテーブルから吸気バルブタイミング変化量補正量VTCLIを求める。
【0121】
図37(ロ)は、吸気バルブタイミング変化量補正量VTCLI算出テーブルであり、横軸は吸気バルブクリアランス量VCLI、縦軸は基準クリアランス量でのバルブタイミングに対する吸気バルブタイミング変化量補正量VTCLIを示している。これによると、吸気バルブ5のクリアランス量VCLIが小さくなれば開弁時期がVTCLI分早くなるので、オーバーラップ増大側へのバルブタイミング変化量を増大補正する必要があることを示している。
【0122】
ステップ75では、前述の図27のフローチャートに従って、吸気バルブタイミング補正学習値VTHOSIを算出する。ここで、図27のステップ58では、吸気バルブ5がバルブシートから離れるとき、すなわち吸気バルブ5のリフターがカムと衝突するときの振動を検知するノックセンサ25の信号と、クランク角センサ14の信号との相対関係によりバルブリフト時期、すなわち開弁時期実際値VCLTRI(degBTDC)を算出する。
【0123】
ステップ59では、次式により、バルブ開弁時時期推定値VCLTSTDIにバルブタイミング変化量補正量VTCLIを加算することで、バルブ開弁時期推定値VCLTEIを算出する。
【0124】
VCLTEI=VCLTSTDI+VTCLI(degBTDC)・・・(21)
ここで、バルブ開弁時時期推定値VCLTSTDIは、基準バルブクリアランス量(温間時)における吸気バルブタイミング基本変化量(吸気カム捻り角度)が0のときのバルブ開弁時期である。
【0125】
ステップ60にて暫定バルブタイミング補正量VTHOSItmpをVCLTRI−VCLTEIに応じて算出しているが、この誤差分は、主にシム摩耗・カム摩耗によりクリアランス量が拡大し、実際の開弁時期が遅くなるため、負の値を示す。このとき、開弁時期は遅れるため、バルブタイミング変化量を打ち消すような動きとなる。
【0126】
ステップ76では、吸気バルブタイミング変化量VTIOFSを、吸気バルブタイミング基本変化量(吸気カム捻り角度)VTCNOW、吸気バルブ5のバルブ温度VTMPIによるバルブクリアランス量VCLIの変化に基づく吸気バルブタイミング変化量補正量VTCLI、カム摩耗・シム摩耗によるバルブクリアランス量VCLIの変化の学習値に基づく吸気バルブタイミング補正学習値VTHOSIを加算することで、次式により算出する。
【0127】
VTIOFS=VTCNOW+VTCLI+VTHOSI・・・(22)
ここで、図40は、排気バルブタイミング変化量の正負方向の定義を示す図であり、図41は、吸気バルブタイミング変化量の正負方向の定義を示す図である。
【0128】
図40では、排気バルブタイミング変化量は、進角側(時計回り)を正方向としている。また図41では、吸気バルブタイミング変化量は、遅角側(反時計回り)を正方向としている。吸気バルブ5及び排気バルブ6のいずれもオーバーラップ量を拡大する方向である。
【0129】
次に、図17のステップ10の排気バルブ閉弁時筒内温度TEVCの算出と、図26のステップ51の排気バルブ温度VTMPE及び吸気バルブ温度VTMPIの算出とについて、図14の温度TEVC、VTMPE、VTMPI算出の制御構成図と、図31の温度TEVC、VTMPE、VTMPI算出フローとを用いて説明する。
【0130】
図14の平衡温度算出手段が、機関運転状態に基づいて、定常状態での筒内温度またはバルブ温度である筒内平衡温度TEQEVCまたは排気バルブ平衡温度VTMPEQE、吸気バルブ平衡温度VTMPEQIを算出する。そして、差分演算手段が、前サイクルにおける筒内温度TEVC(−1)、排気バルブ温度VTMPE(−1)、吸気バルブ温度VTMPI(−1)と、筒内平衡温度TEQEVC、排気バルブ平衡温度VTMPEQE、吸気バルブ平衡温度VTMPEQIとの差分TDEVC、VTMPDE、VTMPDIを各々算出する。一方、応答性算出手段が筒内温度TEVC、排気バルブ温度VTMPE、及び吸気バルブ温度VTMPIの各々の所定割合KTEVC、KVTMPE、KVTMPIを算出する。そして、積算演算手段が、差分演算手段の差分値TDEVC、VTMPDE、VTMPDIに応答性算出手段の所定割合KTEVC、KVTMPE、KVTMPIを積算する。そして、加算演算手段が、前サイクルにおける各温度TEVC(−1)、VTMPE(−1)、VTMPI(−1)と、積算演算手段の積算値を加算する。
【0131】
図31のステップ77では、スタータスイッチ26からON信号の入力があったか否かを判断する。ON信号の入力があった場合には、ステップ78へ進み、筒内温度TEVC及びバルブ温度VTMPE、VTMPIを、冷却水の温度TWNに設定し、初期化する。一方、OFFからONへの切り換え時点でない場合には、ステップ79へ進む。
【0132】
ステップ79では、機関での所定時間毎の発熱量FHEAT(cal/sec)を、後述の図32に示す発熱量算出フローより算出する。
ステップ80では、発熱量FHEATに応じて、図42に示すテーブルから筒内平衡温度TEQEVC及びバルブ平衡温度VTMPEQE、VTMPEQIを求める。
【0133】
図42は、各部平衡温度TEQEVC、VTMPEQE、VTMPEQI算出テーブルであり、横軸は発熱量FHEAT、縦軸は筒内平衡温度TEQEVC、排気バルブ平衡温度VTMPEQE、及び吸気バルブ平衡温度VTMPEQIを示している。
【0134】
ステップ81では、次式のように、各部平衡温度TEQEVC、VTMPEQE、VTMPEQIと、前サイクルの各部温度TEVC(−1)、VTMPE(−1)、VTMPI(−1)との差分として、各部差分値TDEVC、VTMPDE、VTMPDIを算出する。
【0135】
TDEVC=TEQEVC−TEVC(−1)・・・(23a)
VTMPDE=VTMPEQE−VTMPE(−1)・・・(23b)
VTMPDI=VTMPEQI−VTMPI(−1)・・・(23c)
ステップ82では、クランク角センサ14から燃料噴射のサイクル毎のREF信号(例えば4気筒の場合は180°、6気筒の場合は120°)が入力された場合にのみステップ83へ進む。
【0136】
ステップ83では、次式のように、前サイクルの各部温度TEVC(−1)、VTMPE(−1)、VTMPI(−1)に、各部差分値TDEVC、VTMPDE、VTMPDIと、各部位に応じて個別に設定された応答性を示す割合KTEVC、KVTMPE、KVTMPIとを積算した値を加算することで、筒内温度TEVC、排気バルブ温度VTMPE、吸気バルブ温度VTMPIを算出する。
【0137】
TEVC=TEVC(−1)+TDEVC×KTEVC・・・(24a)
VTMPE=VTMPE(−1)+VTMPDE×KVTMPE・・・(24a)
VTMPI=VTMPI(−1)+VTMPDI×KVTMPI・・・(24a)
ここで、応答性を示す割合KTEVC、KVTMPE、KVTMPIは、温度計測部位の比熱が小さいものほど、大きな値を設定し、各部平衡温度TEQEVC、VTMPEQE、VTMPEQIへの応答性を早くするよう個別に設定される。
【0138】
次に図31のステップ79の発熱量FHEATの算出について、図32の発熱量算出フローを用いて説明する。
ステップ84では、目標燃焼当量比TFBYAが1より大きいか否か(TFBYA>1)、すなわち、空燃比がリッチであるか否かを判断する。リッチである場合(TFBYA>1)には、ステップ85へ進み、発熱量計算用目標燃焼当量比TFBYAHTを1とする。これは、空燃比がリッチであっても、実際の発熱に寄与するのは理論空燃比の時の発熱量と同じであるためである。一方、目標燃焼当量比TFBYAが1以下である場合(TFBYA≦1)には、ステップ86へ進み、発熱量計算用目標当量比TFBYAHTを目標燃焼当量比TFBYAにする(TFBYAHT=TFBYA)。
【0139】
ステップ87では、発熱量FHEATを次式により算出する。
FHEAT=(TFBYAHT×HBN−(TFBYA−TFBYAHT)×HUBN)×TP×NRPM×K・・・(25)
ここで、HBNは、単位噴射パルス幅当たりの燃料が完全燃焼した場合の発熱量(cal/sec)である。HUBNは、単位噴射パルス幅当たりの燃料が完全に気化した場合の気化潜熱(cal/sec)である。TPは、1気筒1サイクル当たりのストイキ相当の基本噴射パルス幅(ms)を示し、吸入空気量に基づいて計算される値である。回転数NRPM(rpm)は、クランク角センサ14の信号に基づき計算される値である。Kは、一回転あたりに燃料を何回噴射しているのかを示す係数であり、4気筒の場合には2の値を代入し、6気筒の場合には3の値を代入するように、気筒数に応じて各値を代入する。
【0140】
本実施形態によれば、排気バルブ閉弁時の筒内温度TEVCを推定する手段(ステップ10,83)と、排気バルブ閉弁時の筒内圧力PEVCを算出する手段(ステップ11)と、燃焼空燃比に応じた排気ガス組成のガス定数REXを算出する手段(ステップ9)と、少なくとも筒内温度TEVC、筒内圧力PEVC、ガス定数REXに基づいて、排気バルブ閉弁時の筒内ガス量MRESCYLを算出する手段(ステップ12)と、排気バルブ開期間と吸気バルブ開期間とのオーバーラップ中の吹き返しガス量MRESOLを算出する手段(ステップ24)と、筒内ガス量MRESCYLと吹き返しガス量MRESOLとに基づいて、内部EGR量MRESを算出する手段(ステップ7)と、を含んで構成され、筒内温度推定手段は、機関運転状態に基づいて定常状態での筒内温度である筒内平衡温度TEQEVCを算出する手段(ステップ80)と、筒内平衡温度TEQEVCの変化に対し時間遅れを持たせて筒内温度推定値TEVCを算出する手段(ステップ81〜83)と、を含んで構成される。このため、特に、過渡運転状態においては、シリンダ内部の筒内温度TEVCが刻々と変化するが、その変化していく筒内温度TEVCの変化に基づいて内部EGR量MRESを算出できるので、過渡運転時の内部EGR量MRESの推定精度を向上でき、点火時期、燃料噴射量、バルブ開閉タイミングを適切に設定することで、運転性の向上や燃費・排気の改善ができる。そして、燃焼終了後のシリンダ内部の状態量(温度TEVC・圧力PEVC・ガス定数REX)に基づき、物理式から内部EGR量MRESを算出できる。さらに、温度・圧力変化による密度変化や、燃焼空燃比変化に伴うガス定数の変化による密度変化にも対応できる。
【0141】
また本実施形態によれば、筒内平衡温度算出手段は、機関での発熱量FHEATに関するパラメータ(目標燃焼当量比TFBYA、基本噴射量TP、回転数NRPM)に基づいて所定時間毎の発熱量FHEATを算出する手段(ステップ79,87)と、所定時間毎の発熱量FHEATに基づいて筒内平衡温度TEQEVCを推定する手段(ステップ80)と、を含んで構成される。このため、全開運転時や始動直後でのリッチ燃焼時においても、酸化されない燃料分は発熱されず、この燃料分による筒内温度TEVCの推定誤差の増大を防止でき、内部EGR量MRESをより精度良く推定でき、運転性の向上や燃費・排気の改善ができる。
【0142】
また本実施形態によれば、筒内温度推定値算出手段は、筒内平衡温度TEQEVCと前回の筒内温度推定値TEVC(−1)との差分TDEVCを算出する手段(ステップ81)と、前回の筒内温度推定値TEVC(−1)に差分TDEVCの所定割合(TDEVC×KTEVC)を加算して一次遅れにより筒内温度推定値TEVCを更新する手段(ステップ82,83)と、を含んで構成される。このため、燃料カットによって平衡温度が急変する場合や、始動時・加速時等、発熱量と放熱量のバランスが崩れる過渡中においても、筒内温度TEVCの推定精度を向上でき、内部EGR量MRESが精度良く推定でき、燃費・排気・運転性の悪化を未然に防止できる。
【0143】
また本実施形態によれば、筒内温度推定値更新手段は、燃料噴射のサイクル毎に筒内温度推定値を更新する(ステップ82)。このため、筒内温度の上昇または下降は、クランク角センサ14のREF信号の入力により、燃焼による発熱量毎に行われ、過渡状態の現象に合わせた追随が可能となる。
【0144】
また本実施形態によれば、筒内温度推定値算出手段は、機関の始動時に機関冷却水温度TWNに基づいて筒内温度推定値TEVCを初期設定する初期設定手段を含んで構成される(ステップ78)。このため、エンジン停止中の筒内温度TEVCは、ほぼ冷却水の温度TWNに収束するため、始動直後からの温度推定が可能となる。
【0145】
また本実施形態によれば、排気バルブ6及び吸気バルブ5の開閉タイミングを変化させるバルブタイミング可変機構(可変動弁ソレノイド)22,23と、バルブタイミング可変機構22,23の開閉タイミング変化量VTEOFS、VTIOFSに基づいてバルブタイミングを算出する手段と、バルブタイミング算出手段により算出される排気バルブ閉弁時の筒内温度TEVCを推定する手段(ステップ10,83)と、バルブタイミング算出手段により算出される排気バルブ閉弁時の筒内圧力PEVCを算出する手段(ステップ11)と、燃焼空燃比に応じた排気ガス組成のガス定数REXを算出する手段(ステップ9)と、少なくとも筒内温度TEVC、筒内圧力PEVC、ガス定数REXに基づいて、排気バルブ閉弁時の筒内ガス量MRESCYLを算出する手段(ステップ5,12)と、バルブタイミング算出手段の算出結果に基づく排気バルブ開期間と吸気バルブ開期間とのオーバーラップ中の吹き返しガス量MRESOLを算出する手段と(ステップ6,24)、筒内ガス量MRESCYLと吹き返しガス量MRESOLとに基づいて内部EGR量MRESを算出する手段(ステップ7)と、を含んで構成され、バルブタイミング算出手段は、バルブ温度VTMPE、VTMPIを推定する手段(ステップ51)と、バルブ温度の推定値VTMPE、VTMPIに応じてバルブクリアランス量VCLEを推定する手段(ステップ47,55)と、バルブクリアランス量VCLEによりバルブタイミングを補正する手段(ステップ48、49)と、を含んで構成され、バルブ温度推定手段は、機関運転状態に基づいて定常状態でのバルブ温度VTMPE、VTMPIであるバルブ平衡温度VTMPEQE、VTMPEQIを算出する手段(ステップ80)と、バルブ平衡温度VTMPEQE、VTMPEQIの変化に対し時間遅れを持たせてバルブ温度推定値VTMPE、VTMPIを算出する手段(ステップ81〜83)と、を含んで構成される。このため、特に、過渡運転状態においては、排気バルブ6または吸気バルブ5のバルブ温度VTMPE、VTMPIが刻々と変化するが、その変化していくバルブ温度VTMPE、VTMPIの変化に基づいて内部EGR量MRESを算出できるので、過渡運転時の内部EGR量MRESの推定精度を向上でき、点火時期、燃料噴射量、バルブ開閉タイミングを適切に設定することで、運転性の向上や燃費・排気の改善ができる。
【0146】
また本実施形態によれば、バルブ平衡温度算出手段は、機関での発熱量FHEATに関するパラメータ(目標燃焼当量比TFBYA、基本噴射量TP、回転数NRPM)に基づいて所定時間毎の発熱量FHEATを算出する手段と、所定時間毎の発熱量FHEATに基づいてバルブ平衡温度VTMPEQE、VTMPEQIを推定する手段(ステップ80)と、を含んで構成される。このため、全開運転時や始動直後でのリッチ燃焼時においても、酸化されない燃料分は発熱されず、この燃料分によるバルブ温度の推定誤差の増大を防止でき、内部EGR量をより精度良く推定でき、運転性の向上や燃費・排気の改善ができる。
【0147】
また本実施形態によれば、バルブ温度推定値算出手段は、バルブ平衡温度VTMPEQE、VTMPEQIと前回のバルブ温度推定値VTMPE(−1)、VTMPE(−1)との差分VTMPDE、VTMPDIを算出する手段(ステップ81)と、前回のバルブ温度推定値VTMPE(−1)、VTMPE(−1)に差分VTMPDE、VTMPDIの所定割合(VTMPDE×KVTMPE、VTMPDI×KVTMPI)を加算して一次遅れによりバルブ温度推定値VTMPE、VTMPIを更新する手段(ステップ82,83)と、を含んで構成される。このため、燃料カットによってバルブ平衡温度VTMPEQE、VTMPEQIが急変する場合や、始動時・加速時等、発熱量と放熱量のバランスが崩れる過渡中においても、バルブ温度VTMPE、VTMPIの推定精度を向上でき、内部EGR量MRESが精度良く推定でき、燃費・排気・運転性の悪化を未然に防止できる。
【0148】
また本実施形態によれば、バルブ温度推定値更新手段は、燃料噴射のサイクル毎にバルブ温度推定値VTMPE、VTMPIを更新する(ステップ82)。このため、バルブ温度VTMPE、VTMPIの上昇または下降は、クランク角センサ14のREF信号の入力により、燃焼による発熱量毎に行われ、過渡状態の現象に合わせた追随が可能となる。
【0149】
また本実施形態によれば、バルブ温度推定値算出手段は、機関の始動時に機関冷却水温度TWNに基づいてバルブ温度推定値VTMPE、VTMPIを初期設定する初期設定手段を含んで構成される(ステップ78)。このため、エンジン停止中のバルブ温度VTMPE、VTMPIは、ほぼ冷却水の温度TWNに収束するため、始動直後からの温度推定が可能となる。
【0150】
また本実施形態によれば、バルブ温度推定手段(ステップ51)、バルブクリアランス推定手段(ステップ47)、及びバルブタイミング補正手段(ステップ48,49)は、吸気バルブ5及び排気バルブ6の各々について独立して設けられる。このため、吸気バルブ5と排気バルブ6との温度範囲が異なること及びバルブ5,6の材質が異なることが原因で、バルブクリアランス量VCLE、VCLIがそれぞれ異なる場合であっても、バルブタイミング変化量VTEOFS、VTIOFSを算出し、内部EGR量MRESを精度良く推定できる。そして、吸気・排気カムプロフィールの設計により、バルブタイミングが異なる場合であっても、バルブクリアランス量VCLE、VCLIに応じたバルブタイミング補正量VTHOSE、VTHOSIを考慮したバルブタイミングが算出でき、精度良く内部EGR量MRESの推定ができる。
【0151】
また本実施形態によれば、バルブタイミング補正手段は、所定条件下(ステップ63〜ステップ66)でバルブ5,6の動作振動に基づいて実バルブタイミングVCLTRE、VCLTRIを検出する手段(ステップ58)と、所定条件下(ステップ63〜ステップ66)でのバルブクリアランス量VCLE、VCLIによる補正後のバルブタイミングを推定する手段(ステップ59)と、実バルブタイミングVCLTRE、VCLTRIと推定バルブタイミングVCLTEE、VCLTEIとの誤差VTHOSEtmp、VTHOSItmpを算出する手段(ステップ60)と、誤差VTHOSEtmp、VTHOSItmpに基づいてバルブタイミング補正学習値VTHOSE、VTHOSIを算出する手段(ステップ49)とを備え、バルブタイミングを更に前記バルブタイミング補正学習値VTHOSE、VTHOSIにより補正する(ステップ50)。このため、バルブ5,6の振動を精度良く検出できる領域(着座ノイズが精度良く検出できる低回転域、ノックが発生しない低負荷域、バルブタイミング誤差が生じにくいバルブタイミング基本変化量が0且つ暖機後の領域)で実バルブタイミング(バルブ閉時期実際値)VCLTRE、VCLTRIを検出できる。そして、バルブ振動の検出値に基づく実バルブタイミングVCLTRE、VCLTRIと、推定バルブタイミング(バルブ閉時期推定値)VCLTEE、VCLTEIとの誤差分は、摩耗によるものであり、この摩耗分は、全運転領域においてバルブタイミングに一律に影響を与えるものであるため、この誤差分を事前に補正することで経時劣化による誤差を防止できる。
【0152】
また本実施形態によれば、実バルブタイミング算出手段(ステップ58)は、バルブの動作振動を、ノックセンサ25により検出する。このため、既存のノックセンサ25の入力により実バルブタイミングの動作振動を検出でき、コスト削減が図れる。
【0153】
また本実施形態によれば、排気バルブ閉弁時筒内ガス量算出手段は、排気バルブ閉弁時の筒内容積VEVCを算出する手段(ステップ8,45)と、排気バルブ閉弁時筒内温度推定手段(ステップ10,83)と、排気バルブ閉弁時筒内圧力算出手段(ステップ11)と、ガス定数算出手段(ステップ9)と、を含んで構成され、これらの算出値に基づいて、物理式により排気バルブ閉弁時の筒内ガス量MRESCYLを算出する(ステップ24)。このため、さらに排気バルブ閉弁時の筒内容積VEVCを考慮して、シリンダ内部の状態量(容積VEVC・温度TEVC・圧力PEVC・ガス定数REX)に基づき、物理式から内部EGR量MRESを精度良く推定できる。そして、多次元パラメータを含む制御構築であっても、各パラメータに応じ、物理式に基づいて内部EGR量MRESを算出するため、容易に構築でき、適合が容易となる。
【0154】
また本実施形態によれば、オーバーラップ中吹き返しガス量算出手段(ステップ6,24)は、排気バルブ閉弁時筒内温度推定手段(ステップ10,83)と、排気バルブ閉弁時筒内圧力算出手段(ステップ11)と、ガス定数算出手段(ステップ9)と、吸気圧力PINを算出する手段(ステップ25)と、排気ガス組成変化に対応した比熱比SHEATRを算出する手段(ステップ15,29)と、排気バルブ開期間と吸気バルブ開期間とのオーバーラップ中の有効面積積算値ASUMOLを算出する手段(ステップ13)と、機関回転数NRPMを算出する手段(ステップ14)と、過給TBCRG及びチョークCHOKEの有無を判定する手段(ステップ17,18,20)と、を含んで構成され、これらの算出値に基づいて、オーバーラップ中の吹き返しガス量MRESOLを算出する。このため、オーバーラップ中の状態量(回転数NRPM、排気ガス比熱比SHEATR、過給TBCRG、チョークCHOKE)に応じて、吹き返しガス量MRESOLを精度良く算出できる。そして、状態量の変化による密度変化やオリフィス通過体積流量変化に対応でき、あらゆる運転状態において精度良くオーバーラップ中吹き返しガス量MRESOLを算出できる。
【0155】
なお、本実施形態では、吸気バルブ5と排気バルブ6との双方にバルブタイミング可変機構を設けるものとしたが、これに限定されず、吸気バルブ5と排気バルブ6とのいずれかのリフト特性が可変であり、以ってバルブオーバーラップ量が可変となるものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内部EGR量推定装置のシステム構成図
【図2】内部EGR率算出手段の制御構成図
【図3】内部EGR量算出手段の制御構成図
【図4】排気バルブ閉弁時筒内ガス量算出手段の制御構成図
【図5】オーバーラップ中吹き返しガス量算出の制御構成図
【図6】排気ガス比熱比算出手段の制御構成図
【図7】過給・チョーク判定手段の制御構成図
【図8】排気バルブ閉弁時筒内容積算出の制御構成図
【図9】排気バルブタイミング変化量の算出の制御構成図
【図10】排気バルブクリアランス量算出の制御構成図
【図11】バルブタイミング補正学習値算出の制御構成図
【図12】オーバーラップ中有効面積算出の制御構成図
【図13】吸気バルブタイミング変化量算出の制御構成図
【図14】温度推定算出の制御構成図
【図15】内部EGR率算出フロー
【図16】内部EGR量算出フロー
【図17】排気バルブ閉弁時筒内ガス量算出フロー
【図18】オーバーラップ中吹き返しガス量算出フロー
【図19】過給判定・チョーク判定フロー
【図20】過給無し・チョーク無し時の吹き返しガス流量算出フロー
【図21】過給無し・チョーク有り時の吹き返しガス流量算出フロー
【図22】過給有り・チョーク無し時の吹き返しガス流量算出フロー
【図23】過給有り・チョーク有り時の吹き返しガス流量算出フロー
【図24】排気バルブ閉弁時筒内容積算出フロー
【図25】排気バルブタイミング変化量算出フロー
【図26】バルブクリアランス量算出フロー
【図27】バルブタイミング補正学習値算出フロー
【図28】バルブタイミング実際値算出許可フラグ算出フロー
【図29】オーバーラップ中有効面積積算値算出フロー
【図30】吸気バルブタイミング変化量算出フロー
【図31】温度算出フロー
【図32】発熱量算出フロー
【図33】排気ガスガス定数算出テーブル
【図34】排気ガス比熱比算出テーブル
【図35】混合気比熱比算出テーブル
【図36】排気バルブ閉弁時筒内容積算出テーブル
【図37】排気・吸気バルブタイミング変化量補正量算出テーブル
【図38】オーバーラップ中有効面積特性図
【図39】オーバーラップ中の有効面積積算値の説明図
【図40】排気バルブタイミング変化量の正負方向の定義を示す図
【図41】吸気バルブタイミング変化量の正負方向の定義を示す図
【図42】発熱量と平衡温度との関係を示す特性図
【符号の説明】
1 エンジン
5 吸気バルブ
6 排気バルブ
9 エアフロメータ
10 吸気圧力センサ
11 排気圧力センサ
14 クランク角センサ
15 水温センサ
16 吸気側カム角センサ
17 排気側カム角センサ
18 アクセル開度センサ
25 ノックセンサ
26 スタータスイッチ
30 ECU
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal EGR amount estimation device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a spark ignition type internal combustion engine, in order to reduce NOx (nitrogen oxide) by suppressing combustion temperature by increasing inactive components in combustion gas and to reduce fuel consumption by reducing pump loss, a variable valve mechanism is provided. In some cases, the overlap amount between the exhaust valve opening period and the intake valve opening period is expanded to increase the internal EGR amount. In this case, it is desirable to perform control for correcting the ignition timing, fuel injection amount, valve opening / closing timing, and the like according to the internal EGR amount.
[0003]
In Patent Document 1, the basic value of the internal EGR amount is calculated from the engine operating conditions (load, rotation speed, air-fuel ratio, EGR rate, intake negative pressure, etc.) under no overlap conditions. It is disclosed that the amount of increase correction due to overlap calculated based on time, its center crank angle position, and intake pressure is added to the basic value to calculate the internal EGR amount.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-221105 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Document 1, since the operating state of the engine changes and the combination of the load, the rotational speed, the combustion air-fuel ratio, the intake negative pressure, and the like change, the internal EGR amount is uniquely estimated by correcting the overlap amount. It was difficult.
[0006]
It is also conceivable to estimate the in-cylinder temperature from the exhaust temperature in the steady state of the engine, thereby improving the estimation accuracy of the internal EGR amount. However, in the transient state such as start, acceleration, fuel cut, etc. As the temperature rises and falls quickly and the estimation accuracy of the in-cylinder temperature is not sufficient, the error of the actual internal EGR amount with respect to the internal EGR amount calculated value may increase.
[0007]
In addition, during cooling after start-up, after fuel cut operation during deceleration, and at high water temperature during high-speed and high-load operation, valve components (particularly the shaft section) are thermally expanded due to temperature changes such as valves and cylinder heads. The valve clearance changes, and the valve opening / closing timing based on the cam twist angle is different from the actual valve opening / closing timing, which may cause an error in the actual internal EGR amount with respect to the calculated internal EGR amount.
[0008]
Although it is possible to improve the estimation accuracy of the internal EGR amount by detecting the exhaust temperature and the valve temperature based on the output of the temperature sensor, the addition of the sensor increases the cost and causes a delay in the response of the sensor. If this happens, an error will occur. It is also possible to estimate the exhaust temperature and valve temperature according to the fuel injection amount without providing a temperature sensor, but these estimated temperatures are balanced with a balance between the heat generation amount and the heat dissipation amount of the engine. In a transient state where the estimated temperature is not balanced, an error occurs in the estimated temperature, and the error of the actual internal EGR amount with respect to the calculated internal EGR amount may increase. For this reason, the actual ignition timing and the required injection amount cannot be satisfied, which may lead to deterioration in drivability and fuel consumption / exhaust.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to accurately estimate the amount of internal EGR even in a transient state of the engine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, The valve timing (exhaust valve closing timing, intake valve opening timing, etc.) is calculated based on the amount of change in the opening / closing timing of the variable valve timing mechanism, but the valve temperature and valve clearance are estimated and the valve timing is corrected by the valve clearance. Here, the estimated valve temperature value is calculated by calculating the valve equilibrium temperature in a steady state of the engine and giving a time delay to the change in the valve equilibrium temperature. Then, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure when the exhaust valve is closed, and the gas constant of the exhaust gas composition according to the combustion air-fuel ratio are calculated, and based on at least these, the in-cylinder gas amount when the exhaust valve is closed And the amount of blown-back gas during the overlap between the exhaust valve opening period and the intake valve opening period is calculated. Then, the internal EGR amount is calculated based on the in-cylinder gas amount and the blowback gas amount.
[0012]
【The invention's effect】
According to the present invention, even in a transient state, the in-cylinder temperature or the valve temperature can be accurately estimated, the internal EGR amount can be estimated more accurately, and the ignition timing, fuel injection amount, and valve opening / closing timing are appropriately set. Doing so can improve drivability and improve fuel economy and exhaust.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal EGR amount estimating apparatus for an internal combustion engine.
[0014]
The combustion chamber 3 defined by the piston 2 of each cylinder of the engine 1 is provided with an intake valve 5 and an exhaust valve 6 so as to surround the spark plug 4. The lift characteristics (opening / closing timing) of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 are obtained by changing the cam phase with respect to the cam shaft by the variable valve solenoids 22 and 23 of the variable valve timing mechanism provided on the intake side and the exhaust side. The valve timing can be controlled.
[0015]
The intake passage 7 is provided with an electronically controlled throttle valve 19, which controls the amount of fresh intake air. The fuel is supplied by an injector 20 provided in the intake passage 7 for each cylinder (or directly facing each combustion chamber 3). In the combustion chamber 3, the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 4 and burned, and is discharged to the exhaust passage 8.
[0016]
Here, the operations of the electronically controlled throttle valve 19, the injector 20, the spark plug 4 (power-trailer built-in ignition coil 21), and the variable valve solenoids 22 and 23 are controlled by an engine control unit (ECU) 30.
[0017]
For these controls, the ECU 30 receives signals from various sensors.
The crank angle sensor 14 outputs a crank angle signal in synchronism with the engine rotation, and thereby can detect the engine speed together with the crank angle position. The cam angle sensors 16 and 17 can detect the cam angles of the intake valve 5 and the exhaust valve 6, thereby detecting the operating states of the variable valve solenoids 22 and 23.
[0018]
An air flow meter 9 that detects the amount of fresh intake air in the intake passage 7, an intake pressure sensor 10 that detects the intake pressure downstream of the electronic control throttle valve 19, and an exhaust pressure sensor 11 that detects the exhaust pressure in the exhaust passage 7. An output signal from a water temperature sensor 15 for detecting the coolant temperature of the engine 1, an accelerator opening sensor 18 for detecting the accelerator opening, and a knock sensor 25 for detecting vibration (particularly knocking vibration) of the engine 1 is also input to the ECU 30, These states can be detected. The knock sensor 25 can detect operational vibrations (such as seating vibrations) of the intake valve 5 and the exhaust valve 6.
[0019]
Further, an ON-OFF signal from the starter switch 26 is also input to the ECU 30.
Next, estimation of the internal EGR amount and the internal EGR rate performed by the ECU 30 will be described below. 2 to 14 are control configuration diagrams, FIGS. 15 to 32 are control flowcharts, FIGS. 33 to 39 and 42 are tables for obtaining each value, and FIGS. 40 and 41 are valve timing change amounts. It is a figure which shows the definition of positive / negative direction.
[0020]
The calculation of the internal EGR rate MRESFR will be described with reference to the control configuration diagram of the internal EGR rate calculating means in FIG. 2 and the internal EGR rate MRESFR calculation flow in FIG.
[0021]
The intake fresh air amount calculation means shown in FIG. 2 calculates the intake fresh air amount (fresh air mass) MACYL, the target combustion equivalent ratio calculation means calculates the target combustion equivalent ratio TFBYA, the internal EGR amount calculation means calculates the internal EGR amount MRES, Based on these calculated values, the internal EGR rate calculating means calculates the internal EGR rate MRESFR.
[0022]
In step 1 of FIG. 15 (denoted as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), the intake fresh air amount MACYL per cylinder is calculated based on the intake fresh air amount measured by the air flow meter 9.
[0023]
In step 2, the engine speed detected based on the signal from the crank angle sensor 14, the accelerator opening detected based on the signal from the accelerator opening sensor 18, and the signal from the water temperature sensor 15 are detected. A target combustion equivalent ratio TFBYA determined according to the cooling water temperature is calculated.
[0024]
The target combustion equivalent ratio TFBYA is expressed by the following equation from the target combustion air-fuel ratio when the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) is 14.7, and becomes 1 when the target combustion air-fuel ratio is stoichiometric.
[0025]
TFBYA = 14.7 / target combustion air-fuel ratio (1)
Step 3 will be described later FIG. The internal EGR amount MRES per cylinder is calculated according to the flowchart of FIG.
[0026]
In step 4, the internal EGR rate MRESFR (the ratio of the internal EGR amount to the total gas amount per cylinder) is calculated by the following equation, and the process ends.
MRESFR = MRES / {MRES + MACYL × (1 + TFBYA / 14.7)} (2)
Here, regarding the calculation of the internal EGR amount MRES in step 3, the control configuration diagram of the internal EGR amount calculating means in FIG. FIG. The internal EGR amount calculation flow will be described.
[0027]
When the exhaust valve shown in FIG. 3 is closed (shown as “EVC” in the figure), the in-cylinder gas amount calculation means is an overlap between the in-cylinder gas amount MRESCYL, the intake valve 5 and the exhaust valve 6 (“O / The medium blowback gas amount calculation means calculates the blowback gas amount MRESOL, and the internal EGR amount calculation means calculates the internal EGR amount MRES based on these calculated values.
[0028]
In step 5 of FIG. 16, an exhaust valve closing cylinder internal gas amount MRESCYL, which is the amount of gas remaining inside the cylinder when the exhaust valve is closed, is calculated according to the flowchart of FIG. 17 described later.
[0029]
In step 6, an overlapped return gas amount MRESOL, which is the amount of gas returned from the exhaust side to the intake side during overlap, is calculated according to the flowchart of FIG.
[0030]
In step 7, the in-cylinder gas amount MRESCYL when the exhaust valve is closed and the overlapped blow-back gas amount MRESOL are added to calculate the internal EGR amount MRES by the following equation.
[0031]
MRES = MRESCYL + MRESSOL (3)
Here, regarding the calculation of the in-cylinder gas amount MRESCYL when the exhaust valve is closed in step 5, the control configuration diagram of the exhaust gas valve closing-time cylinder gas amount calculating means in FIG. 4 and the exhaust valve closing time in-cylinder of FIG. This will be described using the gas amount MRESCYL calculation flow.
[0032]
The target combustion equivalent ratio calculation means shown in FIG. 4 calculates the target combustion equivalent ratio TFBYA of the exhaust gas, and the exhaust gas constant calculation means calculates the gas constant REX based on this value. The in-cylinder volume calculating means when the exhaust valve is closed calculates the in-cylinder volume VEVC, the in-cylinder temperature calculating means when the exhaust valve is closed is calculated as the in-cylinder temperature TEVC, and the pressure calculating means when the exhaust valve is closed is calculated as the in-cylinder pressure PEVC. Based on these calculated values, the exhaust gas valve closing cylinder interior gas amount calculation means calculates the cylinder gas amount MRESCYL.
[0033]
In step 8 of FIG. 17, the in-cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed is obtained according to the flowchart of FIG.
In step 9, the gas constant REX of the exhaust gas corresponding to the target combustion equivalent ratio TFBYA is obtained from the table shown in FIG. FIG. 33 is an exhaust gas constant REX calculation table, in which the horizontal axis represents the target combustion equivalent ratio TFBYA, and the vertical axis represents the exhaust gas constant REX. Note that dotted lines in FIG. 33 indicate stoichiometry.
[0034]
In step 10, the exhaust valve closing in-cylinder temperature TEVC is estimated according to the flow shown in FIG.
In step 11, based on the exhaust pressure detected based on the signal of the exhaust pressure sensor 11, the exhaust valve closing cylinder pressure PEVC is estimated. The in-cylinder pressure PEVC when the exhaust valve is closed is determined by the mixture volume and the in-pipe resistance of the exhaust system, and may be obtained from a table corresponding to the mixture volume flow rate.
[0035]
In step 12, the calculated exhaust valve closing cylinder volume VEVC, exhaust gas constant REX, exhaust valve closing cylinder temperature TEVC, and exhaust valve closing cylinder pressure PEVC calculated in steps 8 to 11 are calculated. From this, the exhaust gas valve closing cylinder interior gas amount MRESCYL remaining inside the cylinder when the exhaust valve is closed is calculated by the following equation.
[0036]
MRESCYL = (PEVC × VEVC) / (REX × TEVC) (4)
Here, regarding the calculation of the gas amount MRESOL that is blown back from the exhaust side to the intake side during the overlap of step 6 in FIG. 16, the control configuration diagram of the calculation of the blowback gas amount during overlap in FIG. 5 and the blowback during overlap in FIG. This will be described using the gas amount MRESOL calculation flow.
[0037]
In FIG. 5, the target combustion equivalent ratio calculation means calculates the equivalent ratio TFBYA, and the exhaust gas constant calculation means calculates the gas constant REX based on this calculated value. The overlapping effective area calculation means calculates the effective area ASUMOL according to FIG. These calculated values, engine speed calculation means, exhaust gas specific heat ratio calculation means, exhaust valve closing cylinder temperature calculation means, exhaust valve closing cylinder pressure calculation means, intake pressure calculation means, choke excess Based on the calculated values by the supply determination calculation means, the overlapped blowback gas amount calculation means calculates the blowback gas amount MRESOL.
[0038]
In step 13 of FIG. 18, the overlapping effective area ASUMOL is calculated according to the flowchart of FIG. 29 described later.
In step 14, the engine speed NRPM is calculated based on the signal from the crank angle sensor 14.
[0039]
In step 15, the exhaust gas specific heat ratio SHEATR is calculated from the map shown in FIG. This control configuration is shown in FIG.
The target combustion equivalent ratio calculation means shown in FIG. 6 calculates the target combustion equivalent ratio TFBYA, the exhaust valve closing cylinder temperature calculation means calculates the cylinder temperature TEVC, and based on these calculated values, the exhaust gas specific heat ratio calculation means Calculates the exhaust gas specific heat ratio SHEATR.
[0040]
FIG. 34 is an exhaust gas specific heat ratio calculation map, in which the horizontal axis represents the target combustion equivalent ratio TFBYA, and the vertical axis represents the exhaust gas specific heat ratio SHEATR. The dotted line in the figure indicates the stoichiometric position. When the target combustion equivalent ratio TFBYA is in the vicinity of the stoichiometric ratio, the exhaust gas specific heat ratio SHEATR decreases, and when it reaches the rich side or lean side, the specific heat ratio SHEATR increases. A case where the in-cylinder temperature TEVC at the time of closing the exhaust valve changes is indicated by a thick arrow. Here, the exhaust gas specific heat ratio SHEATR is obtained in accordance with the target combustion equivalent ratio TFBYA calculated in step 2 of FIG. 15 and the exhaust valve closing cylinder temperature TEVC calculated in step 10 of FIG.
[0041]
In step 16, a supercharging determination TBCRG and a choke determination CHOKE are performed according to a control block diagram of a supercharging / choke determination means in FIG. 7 described later and a supercharging determination TBCRG / choke determination CHOKE flow in FIG. 19.
[0042]
In step 17, it is determined whether or not the supercharging determination flag TBCRG in step 16 is 0, that is, the supercharging state. When the supercharging determination flag TBCRG is 0, the process proceeds to step 18, and when the supercharging determination flag TBCRG is not 0, the process proceeds to step 21.
[0043]
In step 18, it is determined whether or not the choke determination flag CHOKE in step 16 is 0, that is, the choke state.
If the choke determination flag CHOKE is 0, the process proceeds to step 19 to calculate the blow-back gas flow rate MRESOLtmp during overlap when there is no supercharging and no choke from the flow of FIG.
[0044]
On the other hand, if the choke determination flag CHOKE in step 16 is not 0 in step 18, the process proceeds to step 20, and from the flow of FIG. Is calculated.
[0045]
If the supercharging determination flag TBCRG in step 16 is 1, that is, the supercharging state is set in step 17 and the choke determination flag CHOKE is 0 in step 21, the process proceeds to step 22, and the flow of FIG. From this, the blow-back gas flow rate MRESOLtmp during the overlap with supercharging and without choke is calculated.
[0046]
On the other hand, if the choke determination flag CHOKE in step 16 is 1 in step 21, the process proceeds to step 23, and the blow-back gas flow rate MRESOLtmp with supercharging and with choke is calculated from the flow of FIG.
[0047]
After calculating the blow back gas flow rate MRESOLtmp in steps 19, 20, 22, and 23, the process proceeds to step 24.
In step 24, the amount of blown-back gas MRESOL during overlap is calculated by accumulating the blown-back gas flow rate MRESOLtmp and the integrated effective area ASUMOL during the overlap period according to the state of supercharging and choking. Calculated by the formula.
[0048]
MRESOL = (MRESOLtmp × ASUMOL × 60) / (NRPM × 360) (5)
Here, the supercharging / choke determination in step 16 will be described with reference to the control block diagram of the supercharging / choke determining means in FIG. 7 and the supercharging determination TBCRG / choke determination CHOKE flow in FIG.
[0049]
As shown in FIG. 7, based on the calculated values of the exhaust gas specific heat ratio calculating means, the exhaust valve closing cylinder pressure calculating means, and the intake pressure calculating means, the supercharging / choke determining means determines the supercharging determination TBCRG and the choke determination CHOKE. And do.
[0050]
In step 25 of FIG. 19, the ratio between the intake pressure PIN detected based on the signal of the intake pressure sensor 10 and the exhaust valve closing-time cylinder pressure PEVC calculated in step 11 of FIG. The ratio PINBYEX is calculated by the following equation.
[0051]
PINBYEX = PIN / PEVC (6)
In step 26, it is determined whether or not the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is 1 or less, that is, the supercharging state.
[0052]
When the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is 1 or less, that is, when there is no supercharging, the routine proceeds to step 27, the supercharging determination flag TBCRG is set to 0, and the routine proceeds to step 30.
[0053]
On the other hand, if the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is greater than 1, that is, if there is supercharging, the process proceeds to step 28, the supercharging determination flag TBCRG is set to 1, and the process proceeds to step 29, which is calculated in step 15 of FIG. The exhaust gas specific heat ratio SHEATR is set as the air-fuel mixture specific heat ratio MIXAIRSHR obtained from the table shown in FIG. 35 (SHEATR = MIXAIRSHR).
[0054]
FIG. 35 is an air-fuel mixture specific heat ratio MIXAIRSHR calculation table, in which the horizontal axis represents the target combustion equivalent ratio TFBYA, and the vertical axis represents the air-fuel mixture specific heat ratio MIXAIRSHR. The dotted line in the figure indicates stoichiometry, and the specific heat ratio MIXAIRSHR is large on the lean side and small on the rich side. Then, an air-fuel mixture specific heat ratio MIXAIRSHR corresponding to the target combustion equivalent ratio TFBYA calculated in step 2 of FIG. 15 is obtained from the table.
[0055]
Then, in step 29, the exhaust gas specific heat ratio SHEATR is replaced with the mixture specific heat ratio MIXAIRSHR (SHEATR = MIXAIRSHR), so that the gas flow during the overlap at the time of supercharging such as turbocharging or inertial supercharging is removed from the intake system. Even when going to the exhaust system (blows through), the specific heat ratio of the gas passing through the orifice is changed from the specific heat ratio of the exhaust gas to the specific heat ratio of the intake gas mixture, thereby accurately estimating the amount of gas blown through and the internal EGR amount. Is calculated with high accuracy.
[0056]
In step 30, based on the exhaust gas specific heat ratio SHEATR calculated in step 15 or step 29, the minimum and maximum choke determination threshold values SLCHOKE and SLCHOKEH are calculated by the following equations.
[0057]
SLCHOKEL = {2 / (SHEATR + 1)} ^ {SHEATR / (SHEATR-1)} (7a)
SLCHOKEH = {2 / (SHEATR + 1)} ^ {-SHEATR / (SHEATR-1)} (7b)
The choke determination threshold values SLCHOKE and SLCHOKEH calculate the limit value for choking.
[0058]
In step 30, if the power calculation is difficult due to the control configuration, the calculation results of equations (7a) and (7b) are preliminarily obtained from the minimum choke determination threshold value SLCHOKE table and the maximum choke determination threshold value SLCHOKEH. You may memorize | store it as a table and may obtain | require according to exhaust gas specific heat ratio SHEATR.
[0059]
In step 31, it is determined whether or not the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX calculated in step 25 is in a range not less than the minimum choke determination threshold value SLCHOKEEL and not more than the maximum choke determination threshold value SLCHOKEH, that is, the choke state.
[0060]
When the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is within the range, that is, when it is determined that there is no choke, the routine proceeds to step 32 where the choke determination flag CHOKE is set to zero.
[0061]
On the other hand, if the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is not within the range, that is, if it is determined that choke is present, the routine proceeds to step 33, where the choke determination flag CHOKE is set to 1.
[0062]
Further, the calculation of the blowback gas flow rate MRESOLtmp in step 19 of FIG. 18 will be described using the flow of calculation of the blowback gas flow rate during overlap when there is no supercharging and no choke in FIG.
[0063]
In step 34, based on the gas constant REX of the exhaust gas calculated in step 9 of FIG. 17 and the in-cylinder temperature TEVC at the time of closing the exhaust valve calculated in step 10, the gas flow calculation formula density term MRSOLD is calculated as follows. Calculate by the formula.
[0064]
MRSOLD = SQRT {1 / (REX × TEVC)} (8)
Here, SQRT is a coefficient related to temperature and gas constant. If it is difficult to calculate the density term MRSOLD of the gas flow rate calculation formula because of the control configuration, the calculation result of the formula (8) is stored in advance as a map, according to the exhaust gas constant REX and the in-cylinder temperature TEVC. You may ask.
[0065]
In step 35, based on the exhaust gas specific heat ratio SHEATR calculated in step 15 of FIG. 18 and the intake exhaust pressure ratio PINBYEX calculated in step 25 of FIG. 19, the gas flow rate calculation formula pressure difference term MRSOLP is expressed by the following formula. calculate.
[0066]
MRSOLP = SQRT [SHEATR / (SHEATR-1) × {PINBYEX ^ (2 / SHEATR) −PINBYEX ^ ((SHEATR + 1) / SHEATR)}] (9)
In step 36, the exhaust valve closing cylinder pressure PEVC calculated in step 11 of FIG. 17, the gas flow rate calculation formula density term MRSOLD and the gas flow rate calculation formula pressure calculated in steps 34 and 35 of FIG. Based on the difference term MRSOLP, the blowback flow rate MRESOLtmp during the overlap when there is no supercharging and no choke is calculated by the following equation.
[0067]
MRESOLtmp = 1.4 × PEVC × MRSOLD × MRSOLP (10)
Further, the blowback gas flow rate MRESOLtmp in step 20 will be described using the blowback gas flow rate calculation flow with no supercharging and with choke in FIG.
[0068]
In step 37, the gas flow rate calculation formula density term MRSOLD is calculated from the above-described equation (8) as in step 34 of FIG.
In step 38, based on the exhaust gas specific heat ratio SHEATR calculated in step 15 of FIG. 18, the gas flow calculation formula choke pressure difference term MRSOLPC is obtained by the following formula.
[0069]
MRSOLPC = SQRT [SHEATR × {2 / (SHEATR + 1)} ^ {(SHEATR + 1) / (SHEATR-1)}] (11)
If the power calculation is difficult due to the control configuration, the calculation result of equation (11) is stored in advance as a gas flow rate calculation type choke pressure difference term MRSOLPC map, and the exhaust gas specific heat ratio SHEATR is stored. You may ask for it.
[0070]
In step 39, the exhaust valve closing-time cylinder pressure PEVC calculated in step 11 of FIG. 17, the gas flow rate calculation formula density term MRSOLD calculated in step 37 of FIG. 21, and the choke time calculated in step 38. Based on the pressure difference term MRSOLPC, the reflow rate MRESOLtmp during the overlap with no supercharging and with choke is calculated by the following equation.
[0071]
MRESOLtmp = PEVC × MRSOLD × MRSOLPC (12)
The calculation of the average blown gas flow rate MRESOLtmp during the overlap in step 22 will be described using the blown gas flow rate calculation flow with supercharging and without choke in FIG.
[0072]
In step 40, based on the exhaust gas specific heat ratio SHEATR calculated in step 29 of FIG. 19 and the intake exhaust pressure ratio PINBYEX calculated in step 25, the gas flow calculation formula supercharging pressure difference term MRSOLPT is expressed by the following equation. Ask.
[0073]
MRSOLPT = SQRT [SHEATR / (SHEATR-1) × {PINBYEX ^ (− 2 / SHEATR) −PINBYEX ^ (− (SHEATR + 1) / SHEATR)}] (13)
If the power calculation is difficult due to the control configuration, the calculation result of equation (13) is stored in advance as a gas flow rate calculation type supercharging pressure difference term MRSOLPT map, and the exhaust gas specific heat ratio SHEATR and the intake air You may obtain | require according to exhaust pressure ratio PINBYEX.
[0074]
In step 41, on the basis of the intake pressure PIN detected based on the signal of the intake pressure sensor 10 and the supercharging pressure difference term MRSOLPT calculated in step 40, the engine blows back during overlap with supercharging and without choke. The gas flow rate MRESOLtmp is calculated by the following equation.
[0075]
MRESOLtmp = −0.152 × PIN × MRSOLPT (14)
Here, the blow-back gas flow rate MRESOLtmp shows a negative value, which can represent the gas flow rate that blows from the intake system to the exhaust system during the overlap, and the internal EGR amount is reduced based on this.
[0076]
The calculation of the blowback gas flow rate MRESOLtmp in step 23 will be described with reference to the blowback gas flow rate calculation flow during overlap with supercharging and choke in FIG.
[0077]
In step 42, as in step 38 of FIG. 21, the gas flow rate calculation formula choke pressure difference term MRSOLPC is obtained from the formula (11) or a map.
In step 43, based on the intake pressure PIN and the gas flow calculation formula pressure difference term MRSOLPC during choke, the blow-back gas flow rate MRESOLtmp during supercharging and choke is calculated by the following formula.
[0078]
MRESOLtmp = −0.108 × PIN × MRSOLPC (15)
Here, when the blow-back gas flow rate MRESOLtmp shows a negative value, the gas flow rate that blows from the intake side to the exhaust side during the overlap can be expressed, and the internal EGR amount is reduced.
[0079]
Here, in steps 19, 20, 22, and 23, the blow-back gas flow rate MRESOLtmp is calculated according to the state of supercharging and the presence or absence of choke. Then, after calculating the overlapped blow-back gas amount MRESOL in step 24 described above, the process proceeds from step 6 to step 7 in FIG. 16, and in step 7 described above, the internal EGR amount MRES is calculated. Then, the process proceeds from step 3 to step 4 in FIG. 15, the above-described internal EGR rate MRESFR is calculated, and the process ends.
[0080]
Further, regarding the calculation of the cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed in step 8 of FIG. 17, the control configuration diagram of the calculation of the cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed shown in FIG. 8 and the contents of the cylinder when the exhaust valve is closed shown in FIG. This will be described using the product VEVC calculation flow.
[0081]
The in-cylinder volume calculating means shown in FIG. 8 closes the exhaust valve geometrically determined from the piston position when the exhaust valve is closed based on a calculated value VTEOFS of the exhaust valve timing change amount calculating means described later. The valve time cylinder internal volume VEVC is calculated.
[0082]
In step 44 in FIG. 24, an exhaust valve timing change amount VTEOFS, which is a change amount toward the overlap increasing side, that is, the direction in which the exhaust valve closes later, is calculated according to the flowchart of FIG.
[0083]
In step 45, the exhaust valve closing-time cylinder internal volume VEVC is obtained from the table shown in FIG. 36 in accordance with the exhaust valve timing change amount VTEOFS.
FIG. 36 is a table for calculating the in-cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed. The horizontal axis indicates the exhaust valve timing change amount VTEOFS, and the horizontal axis indicates the in-cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed.
[0084]
In an engine having a mechanism for changing the relationship between the position of the piston 2 and the in-cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed, the in-cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed is determined from the table according to the change amount. May be.
[0085]
In an engine having a mechanism for changing the compression ratio, the exhaust valve closing cylinder internal volume VEVC corresponding to the amount of change in the compression ratio may be obtained from a table.
Here, regarding the calculation of the exhaust valve timing change amount VTEOFS in step 44 in FIG. 24, the control configuration diagram of the calculation of the exhaust valve timing change amount VTEOFS in FIG. 9 and the exhaust valve timing change amount VTEOFS calculation flow in FIG. 25 are used. I will explain.
[0086]
In FIG. 9, the exhaust valve timing basic change amount calculating means detects the exhaust valve timing basic change amount (exhaust cam twist angle) detected from the signals of the crank angle sensor 14 and the exhaust side cam angle sensor 17 in accordance with the relative relationship between them. VTCNOWE is calculated. The valve timing change amount correction amount calculation means calculates a valve timing change amount correction amount VTCLE based on the calculated value VCLE of the valve clearance amount calculation means. Then, the exhaust valve timing change amount calculating means calculates the exhaust valve timing change amount VTEOFS based on these calculated values VTCNOWE and VTCLE and the calculated value VTHOSE of the valve timing correction learning value calculating means.
[0087]
In step 46 of FIG. 25, the exhaust valve timing basic change amount (exhaust cam twist angle) VTCNOWE is calculated based on the signals of the crank angle sensor 14 and the exhaust side cam angle sensor 17.
[0088]
In step 47, the valve clearance amount VCLE is calculated according to the flowchart of FIG.
In step 48, an exhaust valve timing change amount correction amount VTCLE is obtained from the table shown in FIG. 37 (a) according to the exhaust valve clearance amount VCLE.
[0089]
FIG. 37A is an exhaust valve timing change amount correction amount VTCLE calculation table, where the horizontal axis represents the exhaust valve clearance amount VCLE, and the vertical axis represents the exhaust valve timing change amount relative to the valve timing at the reference clearance amount (in the steady state). The correction amount VTCLE is shown. According to this, when the clearance amount VCLE of the exhaust valve 6 becomes smaller (toward the left side), the valve closing timing is delayed by VTCLE, and therefore it is necessary to increase and correct the valve timing change amount toward the overlap increasing side. Show.
[0090]
In step 49 of FIG. 25, the valve timing correction learning value VTHOSE is calculated according to the flowchart of FIG. 27 described later.
In step 50, the exhaust valve timing change amount VTEOFS is set to the exhaust valve timing basic change amount (exhaust cam twist angle) VTCNOWE, the exhaust valve timing change correction amount VTCLE based on the change in the valve clearance amount VCLE according to the valve temperature VTMPE, the cam wear / The exhaust valve timing correction learned value VTHOSE based on the learned value of the change in the valve clearance VCLE due to shim wear is added to obtain the following equation.
[0091]
VTEOFS = VTCNOWE + VTCLE + VTHOSE (16)
Here, the calculation of the valve clearance amount VCLE in step 47 will be described with reference to the control configuration diagram of the exhaust valve clearance amount VCLE calculation in FIG. 10 and the valve clearance amount VCLE calculation flow in FIG.
[0092]
The valve clearance amount calculation means of FIG. 10 is based on the calculated value of the valve temperature calculation means for calculating the valve temperature VTMPE from the fuel injection amount corresponding to the intake fresh air amount MACYL calculated based on the signal of the air flow meter 9. A valve clearance amount VCLE is calculated. Here, the valve temperature calculation means calculates the valve temperature VTMPE according to a temperature calculation flow of FIG. The final fuel injection amount TI is based on the actual intake fresh air amount (mass) MACYL detected by the air flow meter 9, and the basic fuel injection amount TP = K × MACYL / NRPM (K is a constant) equivalent to stoichiometry. And is corrected by the target combustion equivalent ratio TFBYA corresponding to the target air-fuel ratio or corrected by the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA as shown in the following equation.
[0093]
TI = TP × TFBYA × LAMBDA (17)
In step 51 of FIG. 26, the valve temperature VTMPE is calculated according to the valve temperature calculation flow of FIG. In this flow, the intake valve 5 and the exhaust valve 6 are calculated independently, but the processing is the same, so the exhaust valve 6 will be described.
[0094]
In step 52, the provisional valve clearance amount VCLEtmp is calculated according to the exhaust valve temperature VTMPE by the following equation.
VCLEtmp = −KVTMPE × (VTMPE−90) + VCLSTDE (18)
Here, -KVTMPE is a coefficient that is relatively determined by the material and length of the exhaust valve 6, and mainly considering the case where the expansion of the valve 6 in the axial direction is large, expansion of other parts (for example, a cylinder head or the like). Is determined without consideration. VCLSTDE is a reference valve clearance amount at a reference temperature (90 ° C. in this case). If the valve temperature VTMPE increases, the clearance amount VCLEtmp decreases.
[0095]
In step 53, it is determined whether or not the provisional valve clearance amount VCLEtmp is 0 or more. If VCLEtmp is 0 or more (VCLEtmp ≧ 0), the process proceeds to step 55. On the other hand, if VTCLEtmp is less than 0 (VCLEtmp <0), the process proceeds to step 54, and the process proceeds to step 55 with VCLEtmp = 0. This is because the valve clearance amount VCLE does not become a negative value.
[0096]
In step 55, the valve clearance amount VCLE is replaced with the provisional valve clearance amount VCLEtmp (VCLE = VCLEtmp).
Next, the calculation of the valve timing correction learned value VTHOSE in step 49 of FIG. 25 will be described using the control configuration diagram of the valve timing correction learned value calculation of FIG. 11 and the valve timing correction learned value VTHOSE calculation flow of FIG. To do.
[0097]
In FIG. 11, the valve timing basic change amount calculation means calculates the valve timing basic change amount (exhaust cam twist angle) VTCNOWE from the signals of the crank angle sensor 14 and the cam angle sensor 17. The valve closing timing estimated value calculating means calculates the valve closing timing estimated value VCLTE based on the valve timing basic change amount VTCNOWE and the valve timing change amount correction amount calculating means VTCLE. On the other hand, the valve closing timing actual value calculation means calculates the valve closing timing actual value VCLTRE from the valve closing timing actual value determination means, and the signals of the crank angle sensor 14 and the knock sensor 25. Then, the valve timing correction learning value calculation means calculates the valve timing correction learning value VTHOSE based on the valve closing timing estimated value VCLTEE and the valve closing timing actual value VCLTRE.
[0098]
In step 56 in FIG. 27, a valve timing actual value calculation permission flag FVTHOSE is calculated according to the flowchart in FIG. 28 described later.
In step 57, it is determined whether or not a valve timing actual value calculation permission flag FVTHOSE is 1. Thus, it is determined whether or not the valve closing timing can be properly detected. If the flag FVTHOSE = 1, the process proceeds to step 58. On the other hand, if the flag FVTHOSE = 0, a return is returned.
[0099]
In step 58, the actual seating timing of the valve 6, that is, the actual valve closing timing is determined by the relative relationship between the signal of the knock sensor 25 that detects vibration generated when the exhaust valve 6 is seated and the signal of the crank angle sensor 14. VCLTRE (degATDC) is calculated.
[0100]
In step 59, the valve closing timing estimated value VCLTE is calculated by adding the valve closing timing VCLTSTDE and the exhaust valve timing variation correction amount VTCLE by the following equation.
[0101]
VCLTEE = VCLTSTDE + VTCLE (degATDC) (19)
Here, VCLTSTDE is the valve closing timing when the basic change amount of the valve timing is 0 in the reference valve clearance amount (the valve clearance amount in the warm state).
[0102]
In step 60, the provisional valve timing correction amount VTHOSEtmp is calculated from the difference (VCLTRE−VCLTEE) between the actual value VCLTRE and the estimated value VCLTEE of the valve closing timing.
[0103]
In step 61, it is determined whether or not the absolute value of the error between the provisional valve timing correction amount VTHOSEtmp and the valve timing correction learned value VTHOSE is equal to or greater than a predetermined value SLVCL. If the absolute value of the error is greater than or equal to the predetermined value SLVCL, the process proceeds to step 62. On the other hand, if it is less than or equal to the predetermined value SLVCL, a return is returned.
[0104]
In step 62, the provisional valve timing correction amount VTHOSEtmp is substituted for the valve timing correction learning value VTHOSE (VTHOSE = VTHOSEtmp).
[0105]
Here, if the error becomes larger on the positive side, the actual valve closing timing is further delayed. Therefore, this error may be added to the valve timing change amount. However, in reality, this error is a negative value because the clearance is enlarged mainly due to shim wear and cam wear, and the actual valve closing timing is advanced.
[0106]
Here, calculation of the valve timing actual value calculation permission flag FVTHOSE in step 56 will be described using the valve timing actual value calculation permission flag FVTHOSE calculation flow of FIG.
[0107]
In step 63, it is determined that the basic change amount of the valve timing is 0 (VTCNOW = 0), in step 64, it is determined that the water temperature is equal to or higher than the predetermined water temperature VTHOSTW, and in step 65, the rotational speed is determined to be equal to or lower than the predetermined rotational speed VTHOSNE. When it is determined at 66 that the throttle opening is equal to or less than the predetermined opening VTHOSTVO, the valve timing actual value calculation permission flag FVTHOSE is set to 1 (FVTHOSE = 1) at step 67. This is for estimating whether the operation state is suitable for calculating the valve timing actual value VCLTRE.
[0108]
On the other hand, if any one of Step 63 to Step 66 is not established, the routine proceeds to Step 68, where the valve timing actual value calculation permission flag FVTHOSE is set to 0 (FVTHOSE = 0). This is because when these conditions are not satisfied, the valve timing actual value VCLTRE is not suitable for calculation.
[0109]
Next, regarding the calculation of the effective area integrated value ASUMOL during overlap in step 13 of FIG. 18, the control configuration diagram of the effective area calculation during overlap of FIG. 12 and the flow of calculating the effective area integrated value during overlap of FIG. It explains using.
[0110]
The effective area integrated value calculation means during overlap in FIG. 12 calculates the effective area calculation value ASUMOL during overlap based on the calculation results of the intake valve timing change amount calculation means and the exhaust valve timing change amount calculation means.
[0111]
In step 69 of FIG. 29, the intake valve timing change amount VTIOFS is calculated according to the flowchart of FIG.
In step 70, the exhaust valve timing change amount VTEOFS is calculated according to the flowchart of FIG.
[0112]
In step 71, the effective area integrated value ASUMOL during overlap is obtained from the effective area integrated value calculation map during overlap shown in FIG. 38 according to the intake valve timing change amount VTIOFS and the exhaust valve timing change amount VTEOFS.
[0113]
FIG. 38 is a characteristic diagram regarding the effective area during the overlap, and the horizontal axis represents the intake valve timing variation VTIOFS, and the vertical axis represents the exhaust valve timing variation VTEOFS. When the intake valve timing change amount VTIOFS and the exhaust valve timing change amount VTEOFS are increased, the overlap change amount is increased, and the effective area integrated value ASUMOL is increased.
[0114]
Here, FIG. 39 is an explanatory diagram of the effective area integrated value ASUMOL during overlap, where the horizontal axis indicates the crank angle and the vertical axis indicates the opening area of the intake valve 5 and the exhaust valve 6. The effective opening area at a certain point during the overlap is the smaller of the exhaust valve opening area and the intake valve opening area. That is, the effective area integrated value ASUMOL in the entire period during the overlap is an integral value (shaded portion in the drawing) during the period in which the intake valve 5 and the exhaust valve 6 are open. Thus, by calculating the overlapping effective area integrated value ASUMOL, the overlap amount between the intake valve 5 and the exhaust valve 6 can be simulated as one orifice (outflow hole), and the state of the exhaust system Intake system From this state, the flow rate passing through this orifice can be simply calculated.
[0115]
Next, regarding the calculation of the intake valve timing change amount VTIOFS in step 69 of FIG. 29, the control configuration diagram of the intake valve timing change amount VTIOFS calculation of FIG. 13 and the intake valve timing change amount VTIOFS calculation flow of FIG. explain. Note that the intake valve 5 is described as having a large overlap amount, that is, a case where the valve opening timing is advanced.
[0116]
In FIG. 13, the intake valve timing basic change amount calculating means calculates the intake valve timing basic change amount (intake cam twist angle) VTCNOW from the signals of the crank angle sensor 14 and the intake side cam angle sensor 16. The valve timing change amount correction amount calculation means calculates the valve timing change amount correction amount VTCLI based on the calculated value VCLI of the valve clearance amount calculation means. Then, the intake valve timing change amount calculation means calculates the intake valve timing change amount VTEOFS based on the intake valve timing basic change amount VTCNOW, the valve timing change amount correction amount VTCLI, and the valve timing correction learning value calculation means calculated value VTHOSI. To do.
[0117]
In step 72 of FIG. 30, the intake valve timing basic change amount (intake cam twist angle) VTCNOW is calculated based on the signals of the crank angle sensor 14 and the intake side cam angle sensor 16.
[0118]
In step 73, the intake valve clearance amount VCLI is calculated from the valve temperature VTMPI according to the flowchart of FIG. Here, the provisional valve clearance amount VCLItmp calculated in step 52 is calculated by the following equation according to the intake valve temperature VTMPI.
[0119]
VCLItmp = −KVTMPI × (VTMPI−90) + VCLSTDI (20)
Here, -KVTMPI is a coefficient that is relatively determined by the material and length of the intake valve 5, and mainly considering the case where the expansion of the valve 5 in the axial direction is large, the expansion of other parts (for example, the cylinder head or the like). Is determined without consideration. VCLSTDI is a reference valve clearance amount (clearance amount when warm (about 90 ° C.)).
[0120]
In step 74, the intake valve timing change amount correction amount VTCLI is obtained from the table shown in FIG. 37 (b) according to the intake valve clearance amount VCLI.
[0121]
FIG. 37B is an intake valve timing change amount correction amount VTCLI calculation table, where the horizontal axis indicates the intake valve clearance amount VCLI, and the vertical axis indicates the intake valve timing change amount correction amount VTCLI with respect to the valve timing at the reference clearance amount. ing. According to this, if the clearance amount VCLI of the intake valve 5 is reduced, the valve opening timing is advanced by VTCLI, so that it is necessary to increase and correct the valve timing change amount toward the overlap increasing side.
[0122]
In step 75, the intake valve timing correction learning value VTHOSI is calculated according to the flowchart of FIG. Here, in step 58 of FIG. 27, when the intake valve 5 moves away from the valve seat, that is, when the lifter of the intake valve 5 collides with the cam, the signal of the knock sensor 25 and the signal of the crank angle sensor 14 are detected. The valve lift timing, that is, the actual valve opening timing value VCLTRI (degBTDC) is calculated based on the relative relationship between the valve lift timing and the valve lift timing.
[0123]
In step 59, the valve opening timing estimated value VCLTEI is calculated by adding the valve timing change amount correction amount VTCLI to the valve opening timing estimated value VCLTSTDI according to the following equation.
[0124]
VCLTEI = VCLTSTDI + VTCLI (degBTDC) (21)
Here, the valve opening timing estimated value VCLTSTDI is the valve opening timing when the basic change amount (intake cam twist angle) of the intake valve timing in the reference valve clearance amount (warm) is zero.
[0125]
In step 60, the provisional valve timing correction amount VTHOSItmp is calculated according to VCLTRI-VCLTEI. This error is mainly due to shim wear and cam wear, and the amount of clearance increases and the actual valve opening timing is delayed. Therefore, it shows a negative value. At this time, since the valve opening timing is delayed, the valve timing change amount is canceled.
[0126]
In step 76, the intake valve timing change amount VTIOFS is set to the intake valve timing change amount correction amount VTCLI based on the change in the intake valve timing basic change amount (intake cam twist angle) VTCNOW and the valve clearance amount VCLI according to the valve temperature VTMPI of the intake valve 5. The intake valve timing correction learning value VTHOSI based on the learned value of the change in the valve clearance amount VCLI due to cam wear and shim wear is added to calculate the following equation.
[0127]
VTIOFS = VTCNOW + VTCLI + VTHOSI (22)
Here, FIG. 40 is a diagram showing the definition of the positive / negative direction of the exhaust valve timing change amount, and FIG. 41 is a diagram showing the definition of the positive / negative direction of the intake valve timing change amount.
[0128]
In FIG. 40, the amount of change in the exhaust valve timing is positive on the advance side (clockwise). In FIG. 41, the amount of change in intake valve timing is positive on the retard side (counterclockwise). Both the intake valve 5 and the exhaust valve 6 are in the direction of increasing the overlap amount.
[0129]
Next, regarding the calculation of the exhaust valve closing cylinder temperature TEVC in step 10 of FIG. 17 and the calculation of the exhaust valve temperature VTMPE and the intake valve temperature VTMPI in step 51 of FIG. 26, the temperatures TEVC, VTMPE, This will be described using the control configuration diagram of VTMPI calculation and the temperature TEVC, VTMPE, and VTMPI calculation flow of FIG.
[0130]
The equilibrium temperature calculation means in FIG. 14 calculates the in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC, the exhaust valve equilibrium temperature VTMPEQE, and the intake valve equilibrium temperature VTMPEQI, which are the in-cylinder temperature or valve temperature in the steady state, based on the engine operating state. Then, the difference calculating means includes in-cylinder temperature TEVC (-1), exhaust valve temperature VTMPE (-1), intake valve temperature VTMPI (-1), in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC, exhaust valve equilibrium temperature VTMPEQE in the previous cycle, Differences TDEVC, VTMPDE, and VTMPDI from the intake valve equilibrium temperature VTMPEQI are calculated. On the other hand, the responsiveness calculating means calculates predetermined ratios KTEVC, KVTMPE, KVTMPI of the in-cylinder temperature TEVC, the exhaust valve temperature VTMPE, and the intake valve temperature VTMPI. Then, the integration calculation means integrates the predetermined ratios KTEVC, KVTMPE, KVTMPI of the responsiveness calculation means to the difference values TDEVC, VTMPDE, VTMPDI of the difference calculation means. And an addition calculating means adds each temperature TEVC (-1), VTMPE (-1), VTMPI (-1) in the previous cycle, and the integrated value of the integrating calculating means.
[0131]
In step 77 of FIG. 31, it is determined whether or not an ON signal is input from the starter switch 26. If the ON signal has been input, the routine proceeds to step 78 where the in-cylinder temperature TEVC and the valve temperatures VTMPE, VTMPI are set to the cooling water temperature TWN and initialized. On the other hand, if it is not time to switch from OFF to ON, the routine proceeds to step 79.
[0132]
In step 79, a heat generation amount FHEAT (cal / sec) at a predetermined time in the engine is calculated from a heat generation amount calculation flow shown in FIG.
In step 80, in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC and valve equilibrium temperatures VTMPEQE and VTMPEQI are obtained from the table shown in FIG. 42 according to the heat generation amount FHEAT.
[0133]
FIG. 42 is a calculation table for each part equilibrium temperature TEQEVC, VTMPEQE, and VTMPEQI, where the horizontal axis indicates the heat generation amount FHEAT, and the vertical axis indicates the in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC, the exhaust valve equilibrium temperature VTMPEQE, and the intake valve equilibrium temperature VTMPEQI.
[0134]
In step 81, as shown in the following equation, each part difference value is set as a difference between each part equilibrium temperature TEQEVC, VTMPEQE, VTMPEQI and each part temperature TEVC (-1), VTMPE (-1), VTMPI (-1) in the previous cycle. Calculate TDEVC, VTMPDE, and VTMPDI.
[0135]
TDEVC = TEQEVC-TEVC (-1) (23a)
VTMPDE = VTMPEQE−VTMPE (−1) (23b)
VTMPDI = VTMPEQI−VTMPI (−1) (23c)
In Step 82, the process proceeds to Step 83 only when the REF signal for each fuel injection cycle (for example, 180 ° for the 4-cylinder, 120 ° for the 6-cylinder) is input from the crank angle sensor 14.
[0136]
In step 83, each part temperature TEVC (-1), VTMPE (-1), VTMPI (-1) of the previous cycle is individually changed in accordance with each part difference value TDEVC, VTMPDE, VTMPDI as shown in the following equation. The in-cylinder temperature TEVC, the exhaust valve temperature VTMPE, and the intake valve temperature VTMPI are calculated by adding the values obtained by integrating the ratios KTEVC, KVTMPE, and KVTMPI indicating the responsiveness set to.
[0137]
TEVC = TEVC (−1) + TDEVC × KTEVC (24a)
VTMPE = VTMPE (-1) + VTMPDE × KVTMPE (24a)
VTMPI = VTMPI (-1) + VTMPDI × KVTMPI (24a)
Here, the ratios KTEVC, KVTMPE, and KVTMPI indicating the responsiveness are set to a larger value as the specific heat of the temperature measurement portion is smaller, and individually set so that the responsiveness to each part equilibrium temperature TEQEVC, VTMPEQE, and VTMPEQI is accelerated. Is done.
[0138]
Next, calculation of the heat generation amount FHEAT in step 79 of FIG. 31 will be described using the heat generation amount calculation flow of FIG.
In step 84, it is determined whether the target combustion equivalent ratio TFBYA is greater than 1 (TFBYA> 1), that is, whether the air-fuel ratio is rich. If it is rich (TFBYA> 1), the process proceeds to step 85, and the target combustion equivalent ratio TFBYAHT for calorific value calculation is set to 1. This is because even if the air-fuel ratio is rich, it contributes to the actual heat generation because it is the same as the heat generation amount at the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when the target combustion equivalent ratio TFBYA is 1 or less (TFBYA ≦ 1), the routine proceeds to step 86, where the heat generation amount calculation target equivalent ratio TFBYAHT is set to the target combustion equivalent ratio TFBYA (TFBYAHT = TFBYA).
[0139]
In step 87, the heat generation amount FHEAT is calculated by the following equation.
FHEAT = (TFBYAHT × HBN− (TFBYA−TFBYAHT) × HUBN) × TP × NRPM × K (25)
Here, HBN is the calorific value (cal / sec) when the fuel per unit injection pulse width is completely burned. HUBN is the latent heat of vaporization (cal / sec) when the fuel per unit injection pulse width is completely vaporized. TP indicates a basic injection pulse width (ms) equivalent to stoichiometric per one cylinder cycle, and is a value calculated based on the intake air amount. The rotational speed NRPM (rpm) is a value calculated based on the signal of the crank angle sensor 14. K is a coefficient indicating how many times the fuel is injected per revolution, and a value of 2 is substituted for 4 cylinders, and a value of 3 is substituted for 6 cylinders. Each value is substituted according to the number of cylinders.
[0140]
According to this embodiment, the means (steps 10 and 83) for estimating the in-cylinder temperature TEVC when the exhaust valve is closed, the means (step 11) for calculating the in-cylinder pressure PEVC when the exhaust valve is closed, and the combustion Based on the means (step 9) for calculating the gas constant REX of the exhaust gas composition corresponding to the air-fuel ratio, and at least the cylinder temperature TEVC, the cylinder pressure PEVC, and the gas constant REX, the cylinder gas amount when the exhaust valve is closed Means for calculating MRESCYL (step 12), means for calculating the blow-back gas amount MRESOL during the overlap of the exhaust valve opening period and the intake valve open period (step 24), the in-cylinder gas amount MRESCYL and the blow-back gas amount MRESOL And a means (step 7) for calculating the internal EGR amount MRES on the basis of Means (step 80) for calculating the in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC that is the in-cylinder temperature in the steady state based on the state, and the estimated in-cylinder temperature TEVC with a time delay with respect to the change in the in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC And means for calculating (steps 81 to 83). Therefore, in particular, in the transient operation state, the in-cylinder temperature TEVC inside the cylinder changes every moment, but the internal EGR amount MRES can be calculated based on the changing in-cylinder temperature TEVC. The estimation accuracy of the internal EGR amount MRES at the time can be improved, and drivability and fuel consumption / exhaust can be improved by appropriately setting the ignition timing, the fuel injection amount, and the valve opening / closing timing. Based on the state quantity (temperature TEVC, pressure PEVC, gas constant REX) inside the cylinder after the end of combustion, the internal EGR amount MRES can be calculated from the physical equation. Furthermore, it is possible to cope with a density change due to a temperature / pressure change and a density change due to a gas constant change accompanying a combustion air-fuel ratio change.
[0141]
Further, according to the present embodiment, the in-cylinder equilibrium temperature calculating means calculates the heat generation amount FHEAT per predetermined time based on the parameters related to the heat generation amount FHEAT in the engine (target combustion equivalent ratio TFBYA, basic injection amount TP, rotation speed NRPM). Means (steps 79 and 87), and means (step 80) for estimating the in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC based on the calorific value FHEAT per predetermined time. Therefore, even during full-open operation or during rich combustion immediately after start-up, the fuel that is not oxidized does not generate heat, and the increase in the estimation error of the in-cylinder temperature TEVC due to this fuel can be prevented, and the internal EGR amount MRES is more accurate. It can be estimated well and can improve drivability and improve fuel economy and exhaust.
[0142]
Further, according to the present embodiment, the in-cylinder temperature estimated value calculating means calculates the difference TDEVC between the in-cylinder equilibrium temperature TEQEVC and the previous in-cylinder temperature estimated value TEVC (−1) (step 81), and the previous time. Means for adding a predetermined ratio (TDEVC × KTEVC) of the difference TDEVC to the estimated in-cylinder temperature TEVC (−1) and updating the estimated in-cylinder temperature TEVC with a first-order lag (steps 82 and 83). Composed. For this reason, the estimation accuracy of the in-cylinder temperature TEVC can be improved and the internal EGR amount MRES can be improved even when the equilibrium temperature changes suddenly due to a fuel cut, or during a transient in which the balance between the heat generation amount and the heat dissipation amount is lost, such as during startup and acceleration. Can be estimated accurately, and fuel consumption, exhaust and drivability can be prevented from being deteriorated.
[0143]
Further, according to the present embodiment, the in-cylinder temperature estimated value update means updates the in-cylinder temperature estimated value for each fuel injection cycle (step 82). For this reason, the rise or fall of the in-cylinder temperature is performed for each calorific value due to combustion in response to the input of the REF signal of the crank angle sensor 14, and can be followed in accordance with the phenomenon of the transient state.
[0144]
Further, according to the present embodiment, the in-cylinder temperature estimated value calculating means includes an initial setting means for initially setting the in-cylinder temperature estimated value TEVC based on the engine coolant temperature TWN when the engine is started (step) 78). For this reason, the in-cylinder temperature TEVC when the engine is stopped converges to the cooling water temperature TWN, so that the temperature can be estimated immediately after starting.
[0145]
Further, according to the present embodiment, the valve timing variable mechanisms (variable valve solenoids) 22 and 23 for changing the opening / closing timings of the exhaust valve 6 and the intake valve 5, and the opening / closing timing change amounts VTEOFS of the valve timing variable mechanisms 22 and 23, A means for calculating the valve timing based on VTIOFS, a means for estimating the in-cylinder temperature TEVC when the exhaust valve is closed calculated by the valve timing calculation means (steps 10 and 83), and a valve timing calculation means. Means for calculating in-cylinder pressure PEVC when the exhaust valve is closed (step 11), means for calculating a gas constant REX of the exhaust gas composition corresponding to the combustion air-fuel ratio (step 9), at least in-cylinder temperature TEVC, cylinder Based on the internal pressure PEVC and gas constant REX, the in-cylinder gas amount when the exhaust valve is closed Means for calculating RESCYL (steps 5 and 12), means for calculating the blowback gas amount MRESOL during the overlap of the exhaust valve opening period and the intake valve opening period based on the calculation result of the valve timing calculation means (step 6, 24) and means (step 7) for calculating the internal EGR amount MRES based on the in-cylinder gas amount MRESCYL and the blow-back gas amount MRESSOL, and the valve timing calculating means estimates the valve temperatures VTMPE and VTMPI. Means (step 51), means for estimating the valve clearance amount VCLE according to the estimated valve temperature values VTMPE and VTMPI (steps 47 and 55), and means for correcting the valve timing based on the valve clearance amount VCLE (step 48, 49), and The lube temperature estimating means calculates the valve equilibrium temperatures VTMPEQE and VTMPEQI which are the valve temperatures VTMPE and VTMPI in the steady state based on the engine operating state (step 80), and takes time with respect to changes in the valve equilibrium temperatures VTMPEQE and VTMPEQI. Means for calculating the valve temperature estimated values VTMPE and VTMPI with a delay (steps 81 to 83). Therefore, in particular, in the transient operation state, the valve temperatures VTMPE and VTMPI of the exhaust valve 6 or the intake valve 5 change every moment, and the internal EGR amount MRES is based on the changing valve temperatures VTMPE and VTMPI. Therefore, it is possible to improve the estimation accuracy of the internal EGR amount MRES during transient operation, and to improve drivability and fuel efficiency / exhaust by appropriately setting the ignition timing, fuel injection amount, and valve opening / closing timing. .
[0146]
Further, according to the present embodiment, the valve equilibrium temperature calculation means calculates the heat generation amount FHEAT for each predetermined time based on the parameters related to the heat generation amount FHEAT in the engine (target combustion equivalent ratio TFBYA, basic injection amount TP, rotation speed NRPM). And means for calculating the valve equilibrium temperatures VTMPEQE and VTMPEQI based on the calorific value FHEAT per predetermined time (step 80). For this reason, even during full-open operation or during rich combustion immediately after start-up, the fuel that is not oxidized does not generate heat, the increase in valve temperature estimation error due to this fuel can be prevented, and the internal EGR amount can be estimated more accurately. , Improving drivability and improving fuel economy and exhaust.
[0147]
Further, according to the present embodiment, the valve temperature estimated value calculating means calculates the differences VTMPDE and VTMPDI between the valve equilibrium temperatures VTMPEQE and VTMPEQI and the previous valve temperature estimated values VTMPE (-1) and VTMPE (-1). (Step 81) and the previous estimated valve temperature values VTMPE (-1) and VTMPE (-1) are added with a predetermined ratio (VTMPDE × KVTMPE, VTMPDI × KVTMPI) of the difference VTMPDE and VTMPDI to estimate the valve temperature based on the first order delay. Means for updating the values VTMPE and VTMPI (steps 82 and 83). For this reason, the estimated accuracy of the valve temperatures VTMPE and VTMPI can be improved even when the valve equilibrium temperatures VTMPEQE and VTMPEQI change suddenly due to fuel cuts, or during transitions where the balance between the amount of heat generated and the amount of heat released is lost during startup and acceleration. In addition, the internal EGR amount MRES can be accurately estimated, and deterioration of fuel consumption, exhaust, and drivability can be prevented.
[0148]
Further, according to the present embodiment, the valve temperature estimated value update means updates the valve temperature estimated values VTMPE and VTMPI for each fuel injection cycle (step 82). For this reason, the valve temperatures VTMPE and VTMPI are increased or decreased by the input of the REF signal of the crank angle sensor 14 for each calorific value due to combustion, and can be followed in accordance with a transient phenomenon.
[0149]
Further, according to the present embodiment, the estimated valve temperature calculation means includes an initial setting means for initially setting the estimated valve temperature values VTMPE and VTMPI based on the engine coolant temperature TWN when the engine is started (step) 78). For this reason, the valve temperatures VTMPE and VTMPI when the engine is stopped converge to the temperature TWN of the cooling water, so that the temperature can be estimated immediately after starting.
[0150]
Further, according to the present embodiment, the valve temperature estimating means (step 51), the valve clearance estimating means (step 47), and the valve timing correcting means (steps 48 and 49) are independent for each of the intake valve 5 and the exhaust valve 6. Provided. For this reason, even if the valve clearance amounts VCLE and VCLI are different from each other due to the temperature range of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 being different and the materials of the valves 5 and 6 being different, the valve timing change amount is also different. VTEOFS and VTIOFS are calculated, and the internal EGR amount MRES can be accurately estimated. And even if the valve timing is different due to the design of the intake / exhaust cam profile, the valve timing can be calculated in consideration of the valve timing correction amounts VTHOSE and VTHOSI according to the valve clearance amounts VCLE and VCLI, and the internal EGR can be accurately calculated. The quantity MRES can be estimated.
[0151]
Further, according to the present embodiment, the valve timing correction means includes means (step 58) for detecting the actual valve timings VCLTRE and VCLTRI based on the operating vibrations of the valves 5 and 6 under predetermined conditions (steps 63 to 66). Means (step 59) for estimating the valve timing corrected by the valve clearance amounts VCLE and VCLI under predetermined conditions (steps 63 to 66), and the actual valve timings VCLTRE and VCLTRI and the estimated valve timings VCLTEE and VCLTEI Means (step 60) for calculating errors VTHOSEtmp and VTHOSItmp, and means (step 49) for calculating valve timing correction learning values VTHOSE and VTHOSI based on the errors VTHOSEtmp and VTHOSItmp. Further, the valve timing correction learning value VTHOSE the lube timing corrected by VTHOSI (step 50). For this reason, it is possible to detect vibrations of the valves 5 and 6 with high accuracy (low rotation range where seating noise can be detected with high accuracy, low load range where knocking does not occur, valve timing basic variation that is unlikely to cause valve timing error is 0 and warm. The actual valve timing (valve closing timing actual value) VCLTRE and VCLTRI can be detected in the area after the machine). The error between the actual valve timings VCLTRE and VCLTRI based on the detected value of the valve vibration and the estimated valve timings (valve closing timing estimated values) VCLTEE and VCLTEI is due to wear. In this case, since the valve timing is uniformly affected, the error due to deterioration with time can be prevented by correcting the error in advance.
[0152]
Further, according to the present embodiment, the actual valve timing calculation means (step 58) detects the operation vibration of the valve by the knock sensor 25. For this reason, the vibration of the actual valve timing can be detected by the input of the existing knock sensor 25, and the cost can be reduced.
[0153]
Further, according to the present embodiment, the in-cylinder gas amount calculating means when the exhaust valve is closed includes means for calculating the in-cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed (steps 8 and 45), and the in-cylinder gas amount when the exhaust valve is closed. It comprises temperature estimation means (steps 10 and 83), exhaust valve closing cylinder pressure calculation means (step 11), and gas constant calculation means (step 9), and based on these calculated values. The in-cylinder gas amount MRESCYL when the exhaust valve is closed is calculated from the physical equation (step 24). Therefore, taking into account the cylinder volume VEVC when the exhaust valve is closed, the internal EGR amount MRES is accurately calculated from the physical equation based on the state quantity (volume VEVC, temperature TEVC, pressure PEVC, gas constant REX) inside the cylinder. Can be estimated well. Even in the case of control construction including multidimensional parameters, the internal EGR amount MRES is calculated based on the physical formula in accordance with each parameter, so that construction can be easily performed and adaptation becomes easy.
[0154]
Further, according to the present embodiment, the overlapping blow-back gas amount calculating means (steps 6 and 24) includes the exhaust valve closing cylinder temperature estimation means (steps 10 and 83) and the exhaust valve closing cylinder pressure. Calculation means (step 11), gas constant calculation means (step 9), means for calculating the intake pressure PIN (step 25), and means for calculating the specific heat ratio SHEATR corresponding to the exhaust gas composition change (steps 15 and 29) ), Means for calculating the effective area integrated value ASUMOL during the overlap between the exhaust valve opening period and the intake valve opening period (step 13), means for calculating the engine speed NRPM (step 14), and supercharging TBCRG And means for determining the presence or absence of choke CHOKE (steps 17, 18, and 20), and based on these calculated values, Calculating the blown-back gas amount MRESOL during Rappu. For this reason, the blow-back gas amount MRESOL can be calculated with high accuracy in accordance with the state amount (overspeed NRPM, exhaust gas specific heat ratio SHEATR, supercharging TBCRG, choke CHOKE) during the overlap. And it can respond to the density change by the change of a state quantity, and the orifice passage volume flow rate change, and can calculate the blow-back gas amount MRESOL during overlap with high accuracy in any operation state.
[0155]
In the present embodiment, the variable valve timing mechanism is provided for both the intake valve 5 and the exhaust valve 6. However, the present invention is not limited to this, and any one of the lift characteristics of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 has a lift characteristic. The present invention can be applied to a variable valve overlap amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal EGR amount estimation apparatus.
FIG. 2 is a control configuration diagram of internal EGR rate calculation means.
FIG. 3 is a control configuration diagram of internal EGR amount calculation means.
FIG. 4 is a control configuration diagram of the cylinder gas amount calculation means when the exhaust valve is closed.
FIG. 5 is a control configuration diagram for calculating the amount of blown back gas during overlap.
FIG. 6 is a control configuration diagram of exhaust gas specific heat ratio calculation means.
FIG. 7 is a control configuration diagram of supercharging / choke determining means.
FIG. 8 is a control configuration diagram for calculating the cylinder volume when the exhaust valve is closed.
FIG. 9 is a control configuration diagram for calculating an exhaust valve timing change amount.
FIG. 10 is a control configuration diagram for calculating an exhaust valve clearance amount.
FIG. 11 is a control configuration diagram for calculating a valve timing correction learning value.
FIG. 12 is a control configuration diagram for calculating an effective area during overlap.
FIG. 13 is a control configuration diagram for calculating an intake valve timing change amount;
FIG. 14 is a control configuration diagram for temperature estimation calculation.
FIG. 15: Internal EGR rate calculation flow
FIG. 16: Internal EGR amount calculation flow
FIG. 17 Flow of calculating in-cylinder gas amount when exhaust valve is closed
FIG. 18 Flow of calculating the amount of blown back gas during overlap
FIG. 19: Supercharge determination / choke determination flow
FIG. 20: Flow of calculation of blown gas flow when there is no supercharging and no choke
[Fig.21] Flow of calculation of blow-back gas flow when there is no supercharging and choke
[Fig.22] Flow of calculation of blown back gas flow with supercharging and without choke
[Fig. 23] Flow of calculation of blow-back gas flow with supercharging and with choke
FIG. 24 Flow of calculating cylinder volume when exhaust valve is closed
FIG. 25 is an exhaust valve timing change calculation flow.
FIG. 26: Valve clearance amount calculation flow
FIG. 27 is a flowchart for calculating a valve timing correction learning value.
FIG. 28 is a flowchart for calculating an actual valve timing value permission flag.
FIG. 29 is a flow for calculating the accumulated effective area during overlap.
FIG. 30 is an intake valve timing change calculation flow.
FIG. 31: Temperature calculation flow
FIG. 32: Heat generation amount calculation flow
FIG. 33: Exhaust gas constant calculation table
FIG. 34: Exhaust gas specific heat ratio calculation table
FIG. 35: Mixture specific heat ratio calculation table
FIG. 36: In-cylinder volume calculation table when exhaust valve is closed
FIG. 37: Exhaust / intake valve timing change amount correction amount calculation table
Fig. 38 Effective area characteristics during overlap
FIG. 39 is an explanatory diagram of an integrated effective area value during overlap.
FIG. 40 is a diagram showing the definition of the positive / negative direction of the exhaust valve timing variation.
FIG. 41 is a diagram showing the definition of the positive / negative direction of the intake valve timing change amount.
FIG. 42 is a characteristic diagram showing the relationship between the calorific value and the equilibrium temperature.
[Explanation of symbols]
1 engine
5 Intake valve
6 Exhaust valve
9 Air flow meter
10 Intake pressure sensor
11 Exhaust pressure sensor
14 Crank angle sensor
15 Water temperature sensor
16 Intake side cam angle sensor
17 Exhaust side cam angle sensor
18 Accelerator position sensor
25 knock sensor
26 Starter switch
30 ECU

Claims (15)

排気バルブ及び吸気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変化させるバルブタイミング可変機構と、
バルブタイミング可変機構の開閉タイミング変化量に基づいてバルブタイミングを算出する手段と、
前記バルブタイミング算出手段により算出される排気バルブ閉弁時の筒内温度を推定する手段と、
前記バルブタイミング算出手段により算出される排気バルブ閉弁時の筒内圧力を算出する手段と、
燃焼空燃比に応じた排気ガス組成のガス定数を算出する手段と、
少なくとも前記筒内温度、前記筒内圧力、前記ガス定数に基づいて、排気バルブ閉弁時の筒内ガス量を算出する手段と、
前記バルブタイミング算出手段により算出される排気バルブ開期間と吸気バルブ開期間とのオーバーラップ中の吹き返しガス量を算出する手段と、
前記筒内ガス量と前記吹き返しガス量とに基づいて内部EGR量を算出する手段と、
を含んで構成され、
前記バルブタイミング算出手段は、バルブ温度を推定する手段と、バルブ温度の推定値に応じてバルブクリアランスを推定する手段と、バルブクリアランスによるバルブタイミングを補正する手段と、を含んで構成され、
前記バルブ温度推定手段は、機関運転状態に基づいて定常状態でのバルブ温度であるバルブ平衡温度を算出する手段と、前記バルブ平衡温度の変化に対し時間遅れを持たせてバルブ温度推定値を算出する手段と、を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の内部EGR量推定装置。
A variable valve timing mechanism for changing the opening / closing timing of at least one of the exhaust valve and the intake valve;
Means for calculating the valve timing based on the opening / closing timing change amount of the valve timing variable mechanism;
Means for estimating an in-cylinder temperature when the exhaust valve is closed, calculated by the valve timing calculating means;
Means for calculating an in-cylinder pressure when the exhaust valve is closed calculated by the valve timing calculating means;
Means for calculating the gas constant of the exhaust gas composition according to the combustion air-fuel ratio;
Means for calculating an in-cylinder gas amount when the exhaust valve is closed based on at least the in-cylinder temperature, the in-cylinder pressure, and the gas constant;
Means for calculating the amount of blown back gas during the overlap between the exhaust valve opening period and the intake valve opening period calculated by the valve timing calculating means;
Means for calculating an internal EGR amount based on the in-cylinder gas amount and the blow-back gas amount;
Comprising
The valve timing calculation means includes means for estimating the valve temperature, means for estimating the valve clearance according to the estimated value of the valve temperature, and means for correcting the valve timing based on the valve clearance,
The valve temperature estimating means calculates a valve equilibrium temperature which is a valve temperature in a steady state based on an engine operating state, and calculates a valve temperature estimated value with a time delay with respect to the change of the valve equilibrium temperature. Means for estimating the internal EGR amount of an internal combustion engine.
前記バルブ平衡温度算出手段は、機関での発熱量に関するパラメータに基づいて所定時間毎の発熱量を算出する手段と、所定時間毎の発熱量に基づいてバルブ平衡温度を推定する手段と、を含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The valve equilibrium temperature calculation means includes means for calculating a heat generation amount per predetermined time based on a parameter relating to a heat generation amount in the engine, and means for estimating a valve equilibrium temperature based on the heat generation amount per predetermined time. The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising: 前記バルブ温度推定値算出手段は、前記バルブ平衡温度と前回のバルブ温度推定値との差分を算出する手段と、前回のバルブ温度推定値に前記差分の所定割合を加算して一次遅れによりバルブ温度推定値を更新する手段と、を含んで構成されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The valve temperature estimated value calculation means includes means for calculating a difference between the valve equilibrium temperature and the previous valve temperature estimated value, and adds a predetermined ratio of the difference to the previous valve temperature estimated value to cause the valve temperature by a primary delay. The internal EGR amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , comprising means for updating the estimated value. 前記バルブ温度推定値更新手段は、燃料噴射のサイクル毎にバルブ温度推定値を更新することを特徴とする請求項3記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。4. The internal EGR amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the valve temperature estimated value update means updates the valve temperature estimated value for each fuel injection cycle. 前記バルブ温度推定値算出手段は、機関の始動時に機関冷却水温度に基づいてバルブ温度推定値を初期設定する初期設定手段を含んで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The valve temperature estimation value calculation unit of claim 1 to claim 4, characterized in that it is configured to include an initialization means for initializing the valve temperature estimate based on the engine coolant temperature when starting the engine The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above. 前記バルブ温度推定手段、前記バルブクリアランス推定手段、及びバルブタイミング補正手段は、吸気バルブ及び排気バルブの各々について独立して設けられることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。It said valve temperature estimation means, the valve clearance estimation means, and valve timing correcting means, to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is provided independently for each of the intake and exhaust valves The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine as described. 前記バルブタイミング補正手段は、所定条件下でバルブの動作振動に基づいて実バルブタイミングを算出する手段と、所定条件下でのバルブクリアランスによる補正後のバルブタイミングを推定する手段と、前記実バルブタイミングと前記推定バルブタイミングとの誤差を算出する手段と、前記誤差に基づいてバルブタイミング補正学習値を算出する手段と、を備え、バルブタイミングを更に前記バルブタイミング補正学習値により補正することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。 The valve timing correction means includes means for calculating actual valve timing based on valve operating vibration under predetermined conditions, means for estimating valve timing after correction by valve clearance under predetermined conditions, and the actual valve timing. And means for calculating an error between the estimated valve timing and a means for calculating a valve timing correction learning value based on the error, wherein the valve timing is further corrected by the valve timing correction learning value. The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6 . 前記バルブの動作振動は、ノックセンサにより検出することを特徴とする請求項7記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。8. The internal EGR amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 7 , wherein the operation vibration of the valve is detected by a knock sensor. 前記排気バルブ閉弁時筒内ガス量算出手段は、排気バルブ閉弁時の筒内容積を算出する手段と、前記排気バルブ閉弁時筒内温度推定手段と、前記排気バルブ閉弁時筒内圧力算出手段と、前記ガス定数算出手段と、を含んで構成され、これらの算出値に基づいて、物理式により排気バルブ閉弁時の筒内ガス量を算出することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The in-cylinder gas amount calculating means when the exhaust valve is closed includes means for calculating an in-cylinder volume when the exhaust valve is closed, in-cylinder temperature estimating means when the exhaust valve is closed, and in-cylinder when the exhaust valve is closed a pressure calculating means is configured to include a said gas constant calculating means, according to claim 1, based on these calculated values, the physical equation and calculates an in-cylinder gas amount during the exhaust valve closing The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 9 . 前記オーバーラップ中吹き返しガス量算出手段は、前記排気バルブ閉弁時筒内温度推定手段と、前記排気バルブ閉弁時筒内圧力算出手段と、前記ガス定数算出手段と、吸気圧力を算出する手段と、排気ガス組成変化に対応した比熱比を算出する手段と、排気バルブ開期間と吸気バルブ開期間とのオーバーラップ中の有効面積積算値を算出する手段と、機関回転数を算出する手段と、過給及びチョークの有無を判定する手段と、を含んで構成され、これらの算出値に基づいて、オーバーラップ中の吹き返しガス量を算出することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1つに記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The overlapped blow-back gas amount calculating means includes the exhaust valve closing cylinder temperature estimating means, the exhaust valve closing cylinder pressure calculating means, the gas constant calculating means, and an intake pressure calculating means. Means for calculating a specific heat ratio corresponding to an exhaust gas composition change, means for calculating an effective area integrated value during overlap of the exhaust valve opening period and the intake valve opening period, and means for calculating the engine speed is configured to include means for determining whether a supercharging and choking, and based on these calculated values, of claims 1 to 9, characterized in that to calculate the blow-back gas amount in the overlap The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above. 前記筒内温度推定手段は、機関運転状態に基づいて定常状態での筒内温度である筒内平衡温度を算出する手段と、前記筒内平衡温度の変化に対し時間遅れを持たせて筒内温度推定値を算出する手段と、を含んで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1つに記載の内燃機関の内部EGR量推定装置 The in-cylinder temperature estimation means includes a means for calculating an in-cylinder equilibrium temperature that is an in-cylinder temperature in a steady state based on an engine operating state, and a time delay with respect to a change in the in-cylinder equilibrium temperature. The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10, further comprising: means for calculating a temperature estimation value . 前記筒内平衡温度算出手段は、機関での発熱量に関するパラメータに基づいて所定時間毎の発熱量を算出する手段と、所定時間毎の発熱量に基づいて筒内平衡温度を推定する手段と、を含んで構成されることを特徴とする請求項11記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The in-cylinder equilibrium temperature calculating means includes means for calculating a heat generation amount per predetermined time based on a parameter relating to a heat generation amount in the engine, means for estimating the in-cylinder equilibrium temperature based on a heat generation amount per predetermined time, The internal EGR amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 11 , comprising: 前記筒内温度推定値算出手段は、前記筒内平衡温度と前回の筒内温度推定値との差分を算出する手段と、前回の筒内温度推定値に前記差分の所定割合を加算して一次遅れにより筒内温度推定値を更新する手段と、を含んで構成されることを特徴とする請求項11または請求項12記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The in-cylinder temperature estimated value calculating means is a means for calculating a difference between the in-cylinder equilibrium temperature and the previous in-cylinder temperature estimated value, and adding a predetermined ratio of the difference to the previous in-cylinder temperature estimated value to perform a primary operation. 13. The internal EGR amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 11 or 12 , comprising means for updating an estimated in-cylinder temperature value with a delay. 前記筒内温度推定値更新手段は、燃料噴射のサイクル毎に筒内温度推定値を更新することを特徴とする請求項13記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。14. The internal EGR amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 13, wherein the in-cylinder temperature estimated value update means updates the in-cylinder temperature estimated value for each fuel injection cycle. 前記筒内温度推定値算出手段は、機関の始動時に機関冷却水温度に基づいて筒内温度推定値を初期設定する初期設定手段を含んで構成されることを特徴とする請求項11〜請求項14のいずれか1つに記載の内燃機関の内部EGR量推定装置。The in-cylinder temperature estimation value calculating means according to claim 11 claim, characterized in that it is configured to include an initialization means for initializing a cylinder temperature estimated value based on the engine coolant temperature when starting the engine The internal EGR amount estimation apparatus for an internal combustion engine according to any one of 14 .
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JP2007040266A (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Toyota Motor Corp Suction air amount estimating device for internal combustion engine
JP2007063994A (en) * 2005-08-29 2007-03-15 Nissan Motor Co Ltd Valve temperature estimating device of internal combustion engine and valve clearance quantity estimating device using this device
FR2891868B1 (en) * 2005-10-07 2007-12-21 Renault Sas METHOD OF ESTIMATING THE EXHAUST TEMPERATURE OF AN ENGINE, AND METHOD OF DIAGNOSING A CYLINDER PRESSURE SENSOR USING EXHAUST TEMPERATURE ESTIMATION.
JP2007297992A (en) 2006-05-01 2007-11-15 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP4918892B2 (en) * 2006-11-09 2012-04-18 日産自動車株式会社 Engine residual gas amount estimation method and residual gas amount estimation device
JP5126034B2 (en) * 2008-12-02 2013-01-23 日産自動車株式会社 Engine ignition timing control device and ignition timing control method
JP5343719B2 (en) * 2009-06-11 2013-11-13 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas introduction control device for internal combustion engine
KR101575329B1 (en) 2014-10-20 2015-12-07 현대자동차 주식회사 Apparatus and method for controlling cold starting of diesel engine vehicle
JP6587055B2 (en) * 2015-08-25 2019-10-09 マツダ株式会社 Engine internal EGR rate calculation device and engine control device
JP6791359B2 (en) * 2017-03-23 2020-11-25 マツダ株式会社 Engine control

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