JP4185079B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段を備えた内燃機関用制御装置において、気筒の吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力および筒内に吸引された吸入空気量を、燃料噴射を開始するよりも前に推定するようにした内燃機関用制御装置に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine control device including an intake air amount control means for controlling an intake air amount to an internal combustion engine, and the in-cylinder pressure at the time when the intake valve of the cylinder is fully closed and the intake air sucked into the cylinder The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that estimates an air amount before starting fuel injection.

内燃機関の筒内への吸入空気量算出の方法として、従来より、圧力センサやエアフローセンサなどを設置し、その検出値から吸入空気量を算出することが知られている。
この場合、センサ類具備によるコストがかかる。特に気筒毎にスロットルを設置した多連スロットルシステムにおいては、センサ類も気筒毎に設置することとなり、よりコスト高となる。
そこで、圧力センサやエアフローセンサなどを使用すること無しに筒内への吸入空気量を推定し、燃料量制御を実施するものとして、例えば、特開平5−222998号公報(以下、特許文献1という。)に示されるような内燃機関の吸気状態検出装置が提案されている。
この特許文献1に記載のものは、スロットル弁、吸気弁、排気弁をオリフィスとみなすことで、オリフィスの流路面積とオリフィスの上流、下流の圧力から流体力学の式に基づいて、オリフィス部を通過する空気量(オリフィス通過流量)を推定する。推定したスロットル部通過流量と吸気弁通過流量から新たなスロットル下流圧力を、吸気弁通過流量と排気弁通過流量から新たな筒内圧力を推定し、次回各通過流量推定に使用する。これをクランク角に従って逐次実施することでスロットル下流圧力、筒内圧力、そして筒内への吸気流入出量積算による吸入空気量を推定する。これにより圧力センサやエアフローセンサなどを使用すること無しに筒内への吸入空気量を推定し燃料量制御を実施することが出来ると記載されている。
As a method of calculating the amount of intake air into the cylinder of an internal combustion engine, it is conventionally known to install a pressure sensor, an air flow sensor, etc. and calculate the amount of intake air from the detected value.
In this case, there is a cost due to the provision of sensors. In particular, in a multiple throttle system in which a throttle is installed for each cylinder, sensors are also installed for each cylinder, resulting in higher costs.
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-222998 (hereinafter referred to as Patent Document 1) estimates the amount of intake air into the cylinder without using a pressure sensor or an airflow sensor, and implements fuel amount control. An intake state detection device for an internal combustion engine as shown in FIG.
In this publication, the throttle valve, the intake valve, and the exhaust valve are regarded as orifices, and the orifice portion is determined based on the fluid dynamics equation based on the flow area of the orifice and the pressure upstream and downstream of the orifice. Estimate the amount of air passing through (orifice passage flow rate). A new throttle downstream pressure is estimated from the estimated throttle portion passage flow rate and intake valve passage flow rate, and a new in-cylinder pressure is estimated from the intake valve passage flow rate and the exhaust valve passage flow rate, and is used for each next passage flow rate estimation. By performing this sequentially according to the crank angle, the throttle downstream pressure, the in-cylinder pressure, and the intake air amount by integrating the intake inflow / outflow amount into the cylinder are estimated. Thus, it is described that the fuel amount control can be performed by estimating the amount of intake air into the cylinder without using a pressure sensor, an air flow sensor, or the like.

特開平5−222998号公報JP-A-5-222998

一般的に内燃機関の当該気筒の燃料噴射を開始する時期は、シリンダへの吸引時間、燃料の霧化に掛かる時間を考慮して、当該気筒の吸気弁が閉じきる時点に対して2行程程度前までに設定されており、このことは、当該気筒の燃料噴射を開始する時期に対して2行程程度先の筒内への吸入空気量を推定する必要があることを示している。
しかし上記の従来技術では、クランク角に従ってリアルタイムでのスロットル下流圧力、筒内圧力、筒内への吸気流入出量の推定を実施するものであるので、燃料噴射制御に使用する吸入空気量は当該気筒が吸気行程を完了する2行程前に吸気行程を完了した他気筒の吸入空気量を使用する等しなければならない。
In general, the timing of starting fuel injection in the cylinder of the internal combustion engine is about two strokes with respect to the time when the intake valve of the cylinder is completely closed in consideration of the suction time to the cylinder and the time required for atomization of the fuel. This has been set before, and this indicates that it is necessary to estimate the amount of intake air into the cylinder approximately two strokes ahead of the timing at which fuel injection of the cylinder starts.
However, in the above prior art, the throttle downstream pressure, in-cylinder pressure, and intake inflow / outflow amount in the cylinder are estimated in real time according to the crank angle, so the intake air amount used for fuel injection control is For example, the intake air amount of another cylinder that has completed the intake stroke must be used two strokes before the cylinder completes the intake stroke.

前記制御を、図1を参照して説明する。
図1は、4気筒エンジンにおける各気筒の行程表(横軸:時間、縦軸:気筒ナンバー)を示している。図1内の記号等は、図1の右側に記載している凡例の通りである。
第4気筒の燃料噴射時期αを例にとって前記制御を説明する。
第4気筒の燃料噴射時期αで噴射する燃料は、第4気筒の吸気行程βで筒内に吸引されるので、第4気筒の吸気行程βでの吸入空気量を基に燃料制御を実施するのが望ましい。しかし、図1から分かるように、第4気筒の吸気行程βよりも前に第4気筒の燃料噴射時期αがくるので、第4気筒の燃料噴射時期αで第4気筒の吸気行程βを基に燃料制御することができない。よって、従来技術では第1気筒の吸気行程γで推定した吸入空気量を基に第4気筒の燃料噴射時期αでの燃料制御を実施している。
The control will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows a stroke table (horizontal axis: time, vertical axis: cylinder number) of each cylinder in a 4-cylinder engine. Symbols and the like in FIG. 1 are as shown in the legend on the right side of FIG.
The control will be described by taking the fuel injection timing α of the fourth cylinder as an example.
Since the fuel injected at the fuel injection timing α of the fourth cylinder is sucked into the cylinder during the intake stroke β of the fourth cylinder, fuel control is performed based on the intake air amount during the intake stroke β of the fourth cylinder. Is desirable. However, as can be seen from FIG. 1, since the fuel injection timing α of the fourth cylinder comes before the intake stroke β of the fourth cylinder, the intake stroke β of the fourth cylinder is based on the fuel injection timing α of the fourth cylinder. The fuel cannot be controlled. Therefore, in the prior art, the fuel control is performed at the fuel injection timing α of the fourth cylinder based on the intake air amount estimated by the intake stroke γ of the first cylinder.

この場合、特に過渡運転時でスロットル流路面積が急激に変化する等すれば、図2に示すように、実際の吸入空気量と燃料量算出で使用する吸入空気量とのずれが大きくなり、排ガスや燃費、ドライバビリティ等に悪影響を与えてしまう。
また、上記従来技術では、スロットル下流圧力、筒内圧力、筒内への吸気流入出量の推定に際し、スロットル弁、吸気弁、排気弁の計3箇所の通過流量推定を実施するため、その際に実施する計算負荷が大きい。内燃機関回転数が大きくなれば各部通過流量推定のための計算の許容時間が減少していくので計算負荷が大きいと推定が間に合わなくなり、それを回避するためにより高機能のコントロールユニットを設置する必要が生じる。これによりコストが高くなってしまう問題がある。
In this case, especially if the throttle flow path area changes abruptly during transient operation, as shown in FIG. 2, the difference between the actual intake air amount and the intake air amount used in the fuel amount calculation increases. Exhaust gas, fuel consumption, drivability, etc. will be adversely affected.
Further, in the above prior art, when estimating the downstream pressure of the throttle, the in-cylinder pressure, and the intake inflow / outflow amount to the in-cylinder, the passage flow rate is estimated at a total of three locations of the throttle valve, the intake valve, and the exhaust valve. The calculation load to be implemented is large. If the internal combustion engine speed increases, the allowable calculation time for estimating the flow rate through each part will decrease, so if the calculation load is large, the estimation will not be in time, and it is necessary to install a more sophisticated control unit to avoid it. Occurs. This causes a problem that the cost is increased.

この発明は、上記のような従来装置の問題点を解消するためになされたもので、クランク角に従ってリアルタイムでのスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を推定するだけでなく、当該気筒の燃料噴射を開始する時期までに、クランク角に先駆けて当該気筒の吸気弁が閉じきった時点のスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量を推定することで、推定した当該気筒への吸入空気量を使用して高精度な燃料噴射制御を実施することのできる内燃機関用制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional apparatus. In addition to estimating the real-time throttle downstream pressure, in-cylinder pressure, and intake air amount according to the crank angle, the present invention provides By estimating the downstream pressure of the throttle, the in-cylinder pressure, and the intake air amount when the intake valve of the cylinder is fully closed prior to the crank angle by the time when fuel injection is started, the estimated intake air to the cylinder is estimated. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can perform high-precision fuel injection control using the amount.

また、スロットル部、吸気弁、排気弁の計3箇所の通過流量推定を実施するのではなく、スロットル通過流量のみを推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量を推定することで、計算負荷を小さくすることが可能な内燃機関用制御装置を提供することを目的とする。   Also, instead of estimating the passage flow rate of the throttle part, intake valve and exhaust valve in total, only the throttle passage flow rate is estimated and the throttle downstream pressure, in-cylinder pressure and intake air amount are estimated, It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can reduce the calculation load.

この発明に係わる内燃機関用制御装置は、複数の気筒を有する内燃機関の各気筒の吸気弁に一端が導通し、他端が各気筒の集合部に導通する独立吸気管の各々に、当該気筒への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段を配設し、排気行程噴射を行うポート噴射式の内燃機関用制御装置において、吸入空気量制御手段の上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、吸入空気量制御手段の上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデルの2つの吸入空気量推定モデルと、吸入空気量制御手段の流路面積を検出する流路面積検出手段と、吸入空気量制御手段の下流の圧力を検出する下流圧力検出手段と、内燃機関回転数検出手段を備え、前記2つの吸入空気量推定モデルと、吸入空気量制御手段の上流圧力と下流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積と、内燃機関回転数と、筒内容積と、吸入空気温度を用いて、今回噴射される燃料が当該気筒へ吸引されたあとに当該気筒の吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力及び筒内に吸引された吸入空気量を、今回の燃料噴射を開始する時期までに推定するよう構成したものである。 The control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a cylinder connected to each of the independent intake pipes, one end of which is connected to the intake valve of each cylinder of the internal combustion engine having a plurality of cylinders, and the other end is connected to a collecting portion of each cylinder. An intake air amount control means for controlling the intake air amount to the engine and a port injection type internal combustion engine control device that performs exhaust stroke injection is a model of the intake passage from the intake air amount control means upstream to the intake valve Intake air valve closed model, intake valve open model that models the intake passage from upstream of intake air amount control means to the cylinder in consideration of volume change, intake air amount estimation model, and intake air amount control means A flow passage area detecting means for detecting the flow passage area, a downstream pressure detecting means for detecting a pressure downstream of the intake air amount control means, and an internal combustion engine speed detecting means, and the two intake air amount estimation models, intake air amount control The upstream pressure and the downstream pressure of the step, the flow passage area of the intake air amount control means, by using the engine speed, the cylinder volume, the intake air temperature, fuel this injection is sucked into the cylinder Thereafter, the in-cylinder pressure and the intake air amount sucked into the cylinder at the time when the intake valve of the cylinder is completely closed are estimated by the time when the current fuel injection is started .

この発明の内燃機関用制御装置によれば、当該気筒の燃料噴射を開始する時期までにクランク角に先駆けて当該気筒の吸気弁が閉じきった時点の吸入空気量を推定できるため、前記吸入空気量を基に、特に内燃機関の過渡運転時において、高精度な燃料噴射制御を実施することができる。   According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, the intake air amount at the time when the intake valve of the cylinder is fully closed can be estimated prior to the crank angle by the time when the fuel injection of the cylinder is started. Based on the quantity, it is possible to carry out highly accurate fuel injection control, particularly during transient operation of the internal combustion engine.

また、従来技術のようにスロットル部、吸気弁、排気弁の計3箇所の通過流量推定を実施するのではなく、スロットル部通過流量のみを推定して吸入空気量を推定する計算モデルを使用ことで、吸入空気量を推定する際の計算負荷が小さくなり、低コストの演算装置での吸入空気量推定が実施できる。   Also, use a calculation model that estimates the intake air amount by estimating only the flow rate through the throttle section, instead of estimating the flow rate at the three locations of the throttle section, intake valve, and exhaust valve as in the prior art. Thus, the calculation load for estimating the intake air amount is reduced, and the intake air amount can be estimated with a low-cost arithmetic device.

この発明では、従来技術のように流体力学の式を基にクランク角に従って所定周期毎にリアルタイムでのスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を推定する制御(以下、リアルタイム推定制御と称す)を実施するだけでなく、クランク角に先駆けて、燃料噴射を開始する時期までに吸気弁が閉じきった時のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を予測推定する制御(以下、予測推定制御と称す)も実施する。
リアルタイム推定制御及び予測推定制御での任意のクランク角におけるスロットル下流圧力は、例えば下記の式1のような漸化式で推定される。
In the present invention, as in the prior art, control for estimating the throttle downstream pressure, the cylinder pressure, and the intake air amount in real time for each predetermined period according to the crank angle based on the fluid dynamic equation (hereinafter referred to as real time estimation control). Control that predicts the throttle downstream pressure, in-cylinder pressure, and intake air amount when the intake valve is fully closed by the time the fuel injection starts before the crank angle (hereinafter, prediction estimation) Also called control).
The throttle downstream pressure at an arbitrary crank angle in the real-time estimation control and the prediction estimation control is estimated by a recurrence formula such as Formula 1 below, for example.

Figure 0004185079
Figure 0004185079

つまり、任意のクランク角CA―△CAでのスロットル下流圧力は、CAでのスロットル下流圧力を推定するための基礎となる。
予測推定制御は、燃料噴射を開始する時期より前の所定時期(以下、所定時期Aと称す)から吸気弁が閉じきった時点のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を即座に推定することを目的とし、スロットル上流圧力と下流圧力、スロットル流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から流体力学の式に基づいた式1のような漸化式を、クランク角に先駆けて吸気弁が閉じきった時点に達するまで繰り返すことで、吸気弁が閉じきった時点のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量の推定を完了させる。
以降では、便宜上、予測推定制御でのスロットル下流圧力と筒内圧力を、それぞれ予測推定下流圧、予測推定筒内圧力と称し、さらに吸気弁が閉じきった時点の予測推定下流圧、予測推定筒内圧力を燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力と称す。そして燃料制御用筒内圧力と吸気弁が閉じきった時点の筒内容積と吸入空気温度から推定される吸入空気量を燃料制御用吸入空気量と称す。また、リアルタイム推定制御でのスロットル下流圧力と筒内圧力を、それぞれ推定下流圧、推定筒内圧力と称す。
That is, the throttle downstream pressure at an arbitrary crank angle CA-ΔCA is a basis for estimating the throttle downstream pressure at CA.
Predictive estimation control immediately estimates the throttle downstream pressure, the in-cylinder pressure, and the intake air amount when the intake valve is fully closed from a predetermined time (hereinafter referred to as a predetermined time A) before the fuel injection start time. For this purpose, a recurrence formula such as Formula 1 based on a fluid dynamic formula from the throttle upstream pressure and downstream pressure, the throttle flow path area, the cylinder volume, the internal combustion engine speed, and the intake air temperature is used as the crank angle. By repeating the process until the intake valve is fully closed for the first time, the estimation of the throttle downstream pressure, the in-cylinder pressure, and the intake air amount when the intake valve is fully closed is completed.
Hereinafter, for convenience, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure in the predictive estimation control will be referred to as the predicted estimated downstream pressure and the predicted estimated in-cylinder pressure, respectively, and the predicted estimated downstream pressure and the predicted estimated cylinder when the intake valve is fully closed. The internal pressure is referred to as fuel control downstream pressure and fuel control cylinder pressure. The intake air amount estimated from the in-cylinder pressure when the fuel control cylinder pressure and the intake valve are fully closed and the intake air temperature is referred to as the fuel control intake air amount. Further, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure in the real-time estimation control are referred to as an estimated downstream pressure and an estimated in-cylinder pressure, respectively.

実際のスロットル下流圧力と推定下流圧と予測推定下流圧の関係をイメージ図にしたものを図3に示す。
図3は多連スロットルシステムを想定しており、上段図はクランク角と実際のスロットル下流圧力の関係、中段図はクランク角とNサイクルにおける推定下流圧及び予測推定下流圧の関係、そして下段図はクランク角とN+1サイクルにおける推定下流圧の関係を示したものである。
図3に示されるように、リアルタイム推定制御により所定周期毎に推定下流圧力を推定する一方で、所定時期Aから燃料噴射を開始する時期までに予測推定制御によって燃料制御用下流圧を推定する。
そして、予測推定制御を開始するために所定時期Aでのスロットル下流圧力が必要であるが、これは図3で示したようにリアルタイム推定制御で推定する、もしくは各気筒のスロットル下流部に圧力センサを具備したものであって、クランク角が当該気筒の所定時期Aに到達したときに圧力センサ等から取得したスロットル下流圧力値を使用する。
そして、従来技術では、スロットル弁、吸気弁、排気弁の3箇所の通過流量を推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定していたのに対して、この発明ではスロットル部通過流量のみを推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定することで計算負荷を小さくする。
FIG. 3 shows an image of the relationship between the actual throttle downstream pressure, the estimated downstream pressure, and the predicted estimated downstream pressure.
FIG. 3 assumes a multiple throttle system. The upper diagram shows the relationship between the crank angle and the actual throttle downstream pressure, the middle diagram shows the relationship between the crank angle and the estimated downstream pressure and the estimated estimated downstream pressure in the N cycle, and the lower diagram. Shows the relationship between the crank angle and the estimated downstream pressure in the N + 1 cycle.
As shown in FIG. 3, the estimated downstream pressure is estimated for each predetermined period by the real-time estimation control, while the fuel control downstream pressure is estimated by the prediction estimation control from the predetermined time A to the time when fuel injection is started.
The throttle downstream pressure at the predetermined time A is required to start the predictive estimation control. This is estimated by the real time estimation control as shown in FIG. 3, or the pressure sensor is installed in the throttle downstream portion of each cylinder. The throttle downstream pressure value acquired from the pressure sensor or the like when the crank angle reaches the predetermined timing A of the cylinder is used.
In the prior art, the flow downstream of the throttle valve, the intake valve, and the exhaust valve is estimated to estimate the downstream pressure of the throttle, the in-cylinder pressure, the intake air amount, and the like. The calculation load is reduced by estimating only the partial passage flow rate and estimating the throttle downstream pressure, cylinder pressure, intake air amount, and the like.

具体的には多連スロットルシステムにおいて、スロットル上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、スロットル上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデル、の2つの吸入空気量推定モデルを使用する。
吸気弁閉モデルは吸気弁が閉じているときの、そして吸気弁開モデルは吸気弁が開いているときのスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定するために使用する。
なお、各気筒の吸気管が集合する通路内にスロットルを設置して内燃機関の吸入空気量を制御する一般的な集合部スロットルシステムでは、スロットル上流から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した集合部スロットルシステムモデルを使用する。
また、燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力、燃料制御用吸入空気量推定時等で使用する大気圧、吸入空気温度をセンサから取得し、その値を使用することにより、より高精度の燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力、燃料制御用吸入空気量推定を実施できる。
以下、実施の形態に基づき詳細に説明する。
Specifically, in a multiple throttle system, an intake valve closed model that models the intake passage from the throttle upstream to the intake valve, and an intake valve open that models the intake passage from the upstream of the throttle to the cylinder in consideration of volume changes. Two intake air quantity estimation models are used.
The intake valve closed model is used to estimate the throttle downstream pressure, the cylinder pressure, the intake air amount, etc. when the intake valve is closed, and the intake valve open model when the intake valve is open.
In a general collective throttle system that controls the intake air amount of an internal combustion engine by installing a throttle in a passage where the intake pipes of the cylinders gather, the intake air from the upstream side of the throttle to each cylinder taking into account the volume change A collective throttle system model that models the passage is used.
In addition, by acquiring the downstream pressure for fuel control, the in-cylinder pressure for fuel control, the atmospheric pressure and intake air temperature used when estimating the intake air amount for fuel control, etc. from the sensor, and using those values, higher accuracy is achieved. The fuel control downstream pressure, the fuel control cylinder pressure, and the fuel control intake air amount can be estimated.
Hereinafter, it demonstrates in detail based on embodiment.

実施の形態1.
この発明の実施の形態1は、気筒毎にスロットルを設置した多連スロットルシステムにおける本発明の適用の一例である。実施の形態1では、リアルタイム推定制御による所定時期Aでの推定下流圧の推定と、所定時期Aでの推定下流圧を基にした予測推定制御による燃料制御用吸入空気量の推定を行う。
また実施の形態1では、推定下流圧や燃料制御用吸入空気量の推定において、スロットル上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、スロットル上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデルを使用する。
吸気弁閉モデルと吸気弁開モデルは、スロットル上流圧力と下流圧力及び筒内圧力、スロットル流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から流体力学の式に基づいてスロットル通過流量を推定し、推定したスロットル通過流量と筒内容積変化から新たなスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定する計算を実施する。
つまり、従来技術のようにスロットル部、吸気弁部、排気弁部の3ヶ所の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量を計算することで計算負荷を小さくする。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention is an example of application of the present invention in a multiple throttle system in which a throttle is installed for each cylinder. In the first embodiment, estimation of the estimated downstream pressure at a predetermined time A by real-time estimation control and estimation of the intake air amount for fuel control by prediction estimation control based on the estimated downstream pressure at the predetermined time A are performed.
In the first embodiment, in the estimation of the estimated downstream pressure and the intake air amount for fuel control, the intake valve closed model that models the intake passage from the upstream of the throttle to the intake valve, and the in-cylinder that takes into account the volume change from the upstream of the throttle The intake valve open model that models the intake passage up to is used.
The intake valve closed model and intake valve open model are the throttle upstream flow rate, downstream pressure, cylinder pressure, throttle channel area, cylinder volume, internal combustion engine speed, and intake air temperature based on the fluid dynamics formula. And a calculation for estimating new throttle downstream pressure and in-cylinder pressure from the estimated throttle passage flow rate and in-cylinder volume change is performed.
That is, the calculation load is reduced by calculating the passage flow rate of only the throttle part, instead of calculating the passage flow rate of the throttle part, the intake valve part, and the exhaust valve part as in the prior art.

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
図4は、この発明の実施の形態1による内燃機関用制御装置の全体構成の一例を示す概略図である。図4は多連スロットルシステムであり、代表的に第1気筒のみ示したが、エンジンの第2〜4気筒も同様に構成されている。
図4において、エンジンには、気筒毎に吸気量を制限するスロットル弁1、燃料噴射弁2、吸気弁3、排気弁4、エンジン本体部にクランク角センサ5が設けられている。
スロットル弁1は、スロットル弁1毎に設置されたスロットルアクチュエータ6で駆動し、スロットルコントロールユニット7により、スロットルアクチュエータ6へスロットル開度制御信号を送ることでスロットル弁1は電子制御される。
スロットルアクチュエータ6にはスロットル開度を検出するセンサ(以下、TPSと称す)が具備され、スロットル開度検出信号をスロットルコントロールユニット7へ送信する。なお、実施の形態1において、スロットルコントロールユニット7はスロットルアクチュエータ6毎に設置され、各スロットル弁1は個別に制御されるものとする。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a multiple throttle system, where only the first cylinder is shown as a representative, but the second to fourth cylinders of the engine are similarly configured.
In FIG. 4, the engine is provided with a throttle valve 1, a fuel injection valve 2, an intake valve 3, an exhaust valve 4, and a crank angle sensor 5 in the engine body for limiting the intake amount for each cylinder.
The throttle valve 1 is driven by a throttle actuator 6 installed for each throttle valve 1, and the throttle valve 1 is electronically controlled by sending a throttle opening control signal to the throttle actuator 6 by the throttle control unit 7.
The throttle actuator 6 is provided with a sensor (hereinafter referred to as TPS) for detecting the throttle opening, and transmits a throttle opening detection signal to the throttle control unit 7. In the first embodiment, the throttle control unit 7 is provided for each throttle actuator 6 and each throttle valve 1 is controlled individually.

スロットルコントロールユニット7には、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度検出信号、そしてエンジンコントロールユニット8からエンジン回転数信号、クランク角信号、目標吸入空気量信号が入力される。そして、スロットルコントロールユニット7からスロットルアクチュエータ6へスロットル開度制御信号、エンジンコントロールユニット8へ燃料制御用吸入空気量信号が出力される。
スロットルコントロールユニット7では、スロットル開度検出信号と燃料制御用吸入空気量と目標吸入空気量信号から目標スロットル開度の決定と、エンジン回転数信号とクランク角信号等から燃料制御用吸入空気量等の推定処理が実施される。
なお、図4において、スロットル下流圧とはスロットル下流部9の圧力、筒内圧力とはシリンダ10内の圧力のことである。
A throttle opening detection signal is input from the throttle actuator 6 to the throttle control unit 7, and an engine speed signal, a crank angle signal, and a target intake air amount signal are input from the engine control unit 8. A throttle opening control signal is output from the throttle control unit 7 to the throttle actuator 6, and a fuel control intake air amount signal is output to the engine control unit 8.
In the throttle control unit 7, the target throttle opening is determined from the throttle opening detection signal, the fuel control intake air amount and the target intake air amount signal, and the fuel control intake air amount is determined from the engine speed signal and the crank angle signal. The estimation process is performed.
In FIG. 4, the throttle downstream pressure is the pressure in the throttle downstream portion 9, and the in-cylinder pressure is the pressure in the cylinder 10.

エンジンコントロールユニット8には、アクセルポジションセンサからアクセル踏み込み量検出信号、クランク角センサ5からクランク角検出信号が入力される。
そして、エンジンコントロールユニット8から各気筒の燃料噴射弁2へ燃料噴射制御信号が出力される。なお、燃料噴射弁2は気筒別に独立で噴射するものとする。
エンジンコントロールユニット8では、クランク角検出信号からエンジン回転数とクランク角の検出、アクセル踏み込み量と燃料制御用吸入空気量等から目標吸入空気量の決定、燃料制御用吸入空気量と目標空燃比等から燃料噴射量の決定がなされる。
The engine control unit 8 receives an accelerator depression amount detection signal from the accelerator position sensor and a crank angle detection signal from the crank angle sensor 5.
Then, a fuel injection control signal is output from the engine control unit 8 to the fuel injection valve 2 of each cylinder. The fuel injection valve 2 is injected independently for each cylinder.
The engine control unit 8 detects the engine speed and crank angle from the crank angle detection signal, determines the target intake air amount from the accelerator depression amount and the intake air amount for fuel control, the intake air amount for fuel control and the target air-fuel ratio, etc. From this, the fuel injection amount is determined.

ところで、従来の技術では、スロットル弁、吸気弁、排気弁の3箇所の通過流量を推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定していたのに対して、この発明ではスロットル部通過流量のみを推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定することで計算負荷を小さくすることを達成するために、多連スロットルシステムにおいて、スロットル上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデル(図5)と、スロットル上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデル(図6)の、2つの吸入空気量推定モデルを吸気弁の状態を判断して切り替えて使用する。
そこで実施の形態1で使用する吸気弁閉モデル、吸気弁開モデルについて、図5、図6を参照して説明する。
By the way, in the prior art, the flow downstream of the throttle valve, the intake valve, and the exhaust valve is estimated to estimate the throttle downstream pressure, the in-cylinder pressure, the intake air amount, and the like. In order to achieve a reduction in the calculation load by estimating only the throttle flow rate and estimating the throttle downstream pressure, cylinder pressure, intake air amount, etc., in the multiple throttle system, from the throttle upstream to the intake valve The intake valve closed model (Fig. 5), which models the intake passage of the engine, and the intake valve open model (Fig. 6), which models the intake passage from the upstream of the throttle to the cylinder in consideration of volume change The estimated model is used by judging the state of the intake valve.
Therefore, the intake valve closing model and the intake valve opening model used in Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.

図5において、吸気弁閉モデルは、吸気弁が閉じている状態におけるスロットル通過流量の推定とスロットル下流圧力、吸入空気量等の推定を実施するためのモデルで、スロットル上流部とスロットル開口部、そしてスロットル部〜吸気弁までのスロットル下流部から形成され筒内は考慮しない。
スロットル上流部は、スロットル上流圧力Pと吸入空気温度Tで構成される。
スロットル開口部は、スロットル流路面積ATから構成され、スロットル開口部を通過する吸入空気は、スロットル上流圧力P1とスロットル下流圧力P2から圧力を受ける。
スロットル下流部は、スロットル下流圧力P2とスロットル下流容積V2と吸入空気温度T1から構成される。
なおスロットル上流圧力Pは略大気圧として取り扱い、吸入空気温度Tは全域で一定として取り扱う。
図5の吸気弁閉モデルにおけるスロットル通過流量の推定は、流体力学の式を基に以下の式から推定される。
In FIG. 5, the intake valve closed model is a model for estimating the throttle passage flow rate and the throttle downstream pressure, the intake air amount, etc. when the intake valve is closed. It is formed from the throttle downstream part from the throttle part to the intake valve, and the inside of the cylinder is not considered.
Throttle upstream section is composed of the throttle upstream pressure P 1 and the intake air temperature T 1.
The throttle opening is composed of a throttle flow path area AT, and the intake air passing through the throttle opening receives pressure from the throttle upstream pressure P 1 and the throttle downstream pressure P 2 .
Throttle downstream portion is configured as a throttle downstream pressure P 2 and the throttle downstream volume V 2 from the intake air temperature T 1.
Note throttle upstream pressure P 1 is handled as a substantially atmospheric pressure, intake air temperature T 1 of the treated as constant across.
The estimation of the flow rate through the throttle in the intake valve closed model in FIG. 5 is estimated from the following equation based on the fluid dynamic equation.

Figure 0004185079
Figure 0004185079

式(2)、(3)は、スロットルを通過する吸入空気の速度が音速となるか否かの指標であるスロットル上流と下流の圧力比から場合分けしており、式(2)はスロットルを通過する吸入空気の速度が音速未満となる条件のときの、式(3)は音速となる条件のときの単位時間当りスロットル通過流量である。
上記の単位時間当りスロットル通過流量と、所定周期と、スロットル下流圧力P2と、スロットル下流容積V2と、吸入空気温度T1から、気体の状態方程式を使って所定周期後のスロットル下流圧力を推定する。推定したスロットル下流圧力は、さらに所定周期後のスロットル下流圧力を推定する際の基礎とする。上記の処理を所定周期毎に実施して、吸気弁が開き始める時点に達したところで吸気弁開モデルに切り替える。
Equations (2) and (3) are divided into cases based on the pressure ratio between the upstream and downstream of the throttle, which is an index as to whether or not the speed of the intake air passing through the throttle becomes the speed of sound. Equation (3) when the velocity of the passing intake air is less than the sonic velocity is the throttle passage flow rate per unit time when the sonic velocity is satisfied.
From the throttle flow rate per unit time, the predetermined period, the throttle downstream pressure P 2 , the throttle downstream volume V 2, and the intake air temperature T 1 , the throttle downstream pressure after the predetermined period is calculated using the gas state equation. presume. The estimated throttle downstream pressure is further used as a basis for estimating the throttle downstream pressure after a predetermined period. The above processing is performed at predetermined intervals, and when the intake valve starts to open, the intake valve opening model is switched.

図6の吸気弁開モデルは、吸気弁が開いている状態におけるスロットル通過流量の推定とスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等の推定を実施するためのモデルで、スロットル上流部とスロットル開口部、スロットル部〜吸気弁までのスロットル下流部と、クランク角に従って容積が変化する筒内から形成される。
スロットル上流部とスロットル開口部とスロットル下流部に関しては、スロットル吸気弁閉モデルと同じ構成であり、吸入空気温度も同様に全域で一定とする。
筒内は、筒内圧力P3と筒内容積V3と吸入空気温度T1から構成され、筒内容積V3はクランク角に従って変化する。そして、筒内圧力P3は吸気弁が開き始める時点を除いてスロットル下流圧力と平衡(P23(P2=P3))しているものとする。
吸気弁が開き始める時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず吸気弁が開き始める時点のスロットル下流圧力と筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する必要がある。
この理由は、吸気弁が開く直前は排気行程なので筒内は略大気圧であり、この状態で吸気弁が開くと、略大気圧の筒内と負圧になっているスロットル下流部が連通状態となり下流圧と筒内圧力が平衡状態になるからである。圧力平衡後のスロットル下流圧力及び筒内圧力は、気体の状態方程式を基に以下の式から推定される。
The intake valve opening model in FIG. 6 is a model for estimating the throttle passage flow rate and the throttle downstream pressure, in-cylinder pressure, intake air amount and the like when the intake valve is open. An opening, a throttle downstream part from the throttle part to the intake valve, and a cylinder whose volume changes according to the crank angle are formed.
The throttle upstream portion, the throttle opening portion, and the throttle downstream portion have the same configuration as that of the throttle intake valve closed model, and the intake air temperature is also constant throughout the entire area.
Cylinder is composed with in-cylinder pressure P 3 and the cylinder volume V 3 from the intake air temperature T 1, cylinder volume V 3 changes according to crank angle. It is assumed that the in-cylinder pressure P 3 is in equilibrium with the throttle downstream pressure (P 23 (P 2 = P 3 )) except when the intake valve starts to open.
When estimating the throttle passage flow rate at the time when the intake valve starts to open, it is first necessary to estimate the pressure when the throttle downstream pressure and the cylinder pressure at the time when the intake valve starts to open are balanced.
The reason for this is that the exhaust stroke is just before the intake valve opens, so the cylinder is at approximately atmospheric pressure. When the intake valve is opened in this state, the cylinder downstream at approximately atmospheric pressure communicates with the throttle downstream that is at negative pressure. This is because the downstream pressure and the in-cylinder pressure are in an equilibrium state. The throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure after pressure equilibrium are estimated from the following equations based on the gas equation of state.

Figure 0004185079
Figure 0004185079

なお吸気弁が開き始める時点の筒内圧力は略大気圧となっているので、P3ーIVO
の値はスロットル上流圧力Pと等しいものとする。
また、吸気弁開モデルでスロットル通過流量の推定を実施するにあたり、吸気弁閉モデルと扱いが異なるところは、筒内容積の変化によりスロットル下流圧力及び筒内圧力が変化するので、それを考慮する必要があることである。そこで、スロットル通過流量の推定の際に、まず所定周期の間にスロットルからの流量がないと仮定した上で筒内容積の変化したときのスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定(下記の式(5))し、推定したスロットル下流圧力及び筒内圧力を基にスロットル通過流量を推定(下記の式(6)、(7))する。
Since the in-cylinder pressure when the intake valve begins to open is approximately atmospheric pressure, P 3 -IVO
The value to be equal to the upstream intake air pressure P 1.
In addition, when estimating the flow rate through the throttle with the intake valve open model, the difference between the intake valve close model and the intake valve closed model is that the throttle downstream pressure and in-cylinder pressure change due to changes in the in-cylinder volume. It is necessary. Therefore, when estimating the flow rate through the throttle, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure when the in-cylinder volume changes are estimated based on the assumption that there is no flow rate from the throttle during a predetermined period (the following formula ( 5)), and the throttle flow rate is estimated based on the estimated throttle downstream pressure and in-cylinder pressure (the following equations (6) and (7)).

Figure 0004185079
Figure 0004185079

上記式(6)、(7)は前出の式(1)、(2)と同様の式である。なお、吸気弁が開き始める時点では式(4)でP23_IVOを推定した上で、それを式(5)におけるP23_oldとして単位時間当りスロットル通過流量の推定をする。
上記の単位時間当りスロットル通過流量と、所定周期と、現時点(スロットルからの流量
がないと仮定したとき)のスロットル下流圧力及び筒内圧力P’23_oldと、スロットル下流容積Vと現時点の筒内容積V3_newの和と、吸入空気温度T1から、気体の状態方程式を使って現時点のスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定する。推定したスロットル下流圧力及び筒内圧力は、さらに所定周期後のスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定する際の基礎とする。
上記の処理を所定周期毎に実施して、吸気弁が閉じきる時点に到達したところで筒内圧
力と筒内容積と吸入空気温度から気体の状態方程式を使って筒内への吸入空気量を推定後、
吸気弁閉モデルに切り替える。
The above formulas (6) and (7) are the same as the above formulas (1) and (2). Incidentally, after estimating the P 23 _ IVO by formula (4) at the time the intake valve starts to open, to it the equation (5) in the P 23_Old per unit time passing through the throttle flow rate estimation as.
And per unit time passing through the throttle flow rate of the, and the predetermined period, the present time and the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure P '23_old of (assuming that there is no flow from the throttle), the cylinder contents throttle downstream volume V 2 and the current From the sum of the products V 3 — new and the intake air temperature T 1 , the current throttle downstream pressure and in-cylinder pressure are estimated using the gas equation of state. The estimated throttle downstream pressure and in-cylinder pressure are further used as a basis for estimating the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure after a predetermined period.
Carry out the above processing at predetermined intervals and estimate the amount of intake air into the cylinder from the cylinder pressure, cylinder volume, and intake air temperature using the gas equation of state when the intake valve reaches the point where it closes. rear,
Switch to intake valve closed model.

次にスロットルコントロールユニット7で行われる吸入空気量推定フロー1について説明する。図7〜図14は吸入空気推定フロー1のフローチャートを示している。
吸入空気量推定フロー1では、上記に記載したとおり図5、図6の吸気弁閉モデル、吸気弁開モデルを使用することとする。
また、スロットルコントロールユニット7に、スロットル上流圧力P1(=定数)、吸気温度T(=定数)値、さらにクランク角をパラメータとした吸気弁のバルブタイミングマップ(図15:吸気弁開閉の判定に使用)を組み込んでおく。
吸入空気量推定フロー1は、クランク角基準の所定周期ΔCA毎にエンジンコントロールユニット8からスロットルコントロールユニット7へ送られるトリガーを受けたときに実施し、予測推定制御によって予測推定下流圧及び予測推定筒内圧力と燃料制御用吸入空気量、そしてリアルタイム推定制御によって推定下流圧及び推定筒内圧力を推定する。
Next, an intake air amount estimation flow 1 performed by the throttle control unit 7 will be described. 7 to 14 show flowcharts of the intake air estimation flow 1. FIG.
In the intake air amount estimation flow 1, as described above, the intake valve closing model and the intake valve opening model of FIGS. 5 and 6 are used.
Further, the throttle control unit 7 is connected to the throttle valve upstream pressure P 1 (= constant), the intake air temperature T 1 (= constant) value, and the valve timing map of the intake valve using the crank angle as parameters (FIG. 15: Judgment of intake valve opening / closing) Use).
The intake air amount estimation flow 1 is performed when a trigger sent from the engine control unit 8 to the throttle control unit 7 is received every predetermined cycle ΔCA based on the crank angle, and the predicted estimated downstream pressure and predicted estimated cylinder are determined by the predicted estimation control. Estimated downstream pressure and estimated in-cylinder pressure are estimated by internal pressure, intake air amount for fuel control, and real-time estimation control.

吸入空気量推定フロー1は予測推定制御を実施する制御ロジック(図12〜図14)と、リアルタイム推定制御を実施する制御ロジック(s1、s2、s4〜s20ステップの制御ロジック(図7、図8))から構成される。
予測推定制御及びリアルタイム推定制御では、上記式(2)〜(7)と気体の状態方程式を使用して予測推定下流圧や燃料制御用吸入空気量等を算出する。
吸入空気量推定フロー1内では、上記式(2)、(3)、(6)、(7)で示した単位時間当りスロットル通過流量と気体の状態方程式を基に、△CA前から現時点までのスロットル通過流量により変化するスロットル下流圧力を下記の式から算出する。
The intake air amount estimation flow 1 includes control logic (FIGS. 12 to 14) for performing predictive estimation control, and control logic (steps s1, s2, and s4 to s20 for executing real-time estimation control (FIGS. 7 and 8). )).
In the prediction estimation control and the real-time estimation control, the predicted estimated downstream pressure, the intake air amount for fuel control, and the like are calculated using the above equations (2) to (7) and the gas state equation.
In the intake air amount estimation flow 1, from before ΔCA to the present time, based on the throttle passage flow rate per unit time and the gas state equation shown in the above equations (2), (3), (6), (7) The throttle downstream pressure that changes depending on the throttle passage flow is calculated from the following equation.

Figure 0004185079
Figure 0004185079

また上記式(4)で説明したように、吸気弁が開き始める時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず吸気弁が開き始める時点のスロットル下流圧力と筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する必要がある。吸入空気量推定フロー1内では、式(4)を基にした下記の式から平衡したときの圧力を算出する。   Further, as explained in the above equation (4), when estimating the throttle passage flow rate at the time when the intake valve starts to open, first, the pressure when the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure at the time when the intake valve starts to open is estimated. There is a need to. In the intake air amount estimation flow 1, the pressure at equilibrium is calculated from the following formula based on the formula (4).

Figure 0004185079
Figure 0004185079

さらに式(5)で示したように、吸気弁開モデルでスロットル下流圧力及び筒内圧力などを算出する際に、△CA間でスロットルからの流量がないと仮定した上で筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力及び筒内圧力を算出する必要がある。
吸入空気量算出フロー1では筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力及び筒内圧力を下記の式(10)により算出する。
Furthermore, as shown in equation (5), when calculating the throttle downstream pressure and in-cylinder pressure in the intake valve opening model, the in-cylinder volume changes on the assumption that there is no flow rate from the throttle between ΔCA. After that, it is necessary to calculate the throttle downstream pressure and the cylinder pressure.
In the intake air amount calculation flow 1, the downstream pressure of the throttle and the in-cylinder pressure after the in-cylinder volume is changed are calculated by the following equation (10).

Figure 0004185079
Figure 0004185079

上記の式(8)〜(10)を吸気弁閉モデル(式(8)のみ)と吸気弁開モデル(式(8)、(10)、そして吸気弁開き始め時点で式(9))で使い分けて、スロットル下流圧力及び
吸気弁が開いている時の筒内圧力を推定、または予測推定する。
なお、予測推定により推定される燃料制御用筒内圧力と筒内容積と吸入空気温度から、気
体の状態方程式を使って吸気弁が閉じきった時点で筒内に吸引した吸入空気量を予測推定
することが出来る。
以下、ステップ毎に説明する。なお、吸入空気量算出フロー1内では式(8)〜(10)における現時点のクランク角をCA1、計算周期を△CA1とおいてCA1、△CA1に値を代入するものとする。
The above formulas (8) to (10) are replaced with the intake valve closed model (only formula (8)) and the intake valve open model (formulas (8) and (10), and formula (9) when the intake valve starts to open). The cylinder downstream pressure and the in-cylinder pressure when the intake valve is open are estimated or predicted for proper use.
The estimated amount of intake air sucked into the cylinder when the intake valve is fully closed using the gas equation of state from the cylinder pressure, cylinder volume and intake air temperature estimated by predictive estimation I can do it.
Hereinafter, each step will be described. In the intake air amount calculation flow 1, it is assumed that the current crank angle in equations (8) to (10) is CA1, the calculation cycle is ΔCA1, and values are substituted into CA1 and ΔCA1.

まず、s1ステップにてエンジンが作動中か如何かを確認し、作動中ならばs2ステッ
プへ、停止しているならばs3ステップへ進む。
エンジンが停止している場合、スロットルを介して吸気流量がスロットル下流容積にたまるので、スロットル下流圧力が大気圧まで回復する。そこでs3ステップでは、スロットル上流圧力が略大気圧なので(P2_old=P1)を実施したあと、吸入空気量算出フロー1を終了し、次のトリガーを受けるまで待機する。
First, in step s1, it is confirmed whether the engine is operating. If it is operating, the process proceeds to step s2. If it is stopped, the process proceeds to step s3.
When the engine is stopped, the intake flow rate is accumulated in the throttle downstream volume via the throttle, so that the throttle downstream pressure is recovered to the atmospheric pressure. Therefore, in step s3, since the throttle upstream pressure is substantially atmospheric pressure (P 2_old = P 1 ), the intake air amount calculation flow 1 is terminated and the process waits until the next trigger is received.

s1ステップからs2ステップに進んだ場合、エンジンコントロールユニット8からクランク角、エンジン回転数、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度を読み込み、s4ステップへ進む。
s4ステップでは、吸気弁のバルブタイミングマップ(図15)を参照することにより、現時点(クランク角CA)で吸気弁が閉じているか否かを判定する(以下、吸気弁が開き始める時点をIVO、吸気弁が閉じきった時点をIVCと称す)。
吸気弁が閉じている場合はs5ステップへ進み、吸気弁が開いている場合はs12ステップ(図8)へ進む。
When the process proceeds from the s1 step to the s2 step, the engine control unit 8 reads the crank angle, the engine speed, and the throttle opening from the throttle actuator 6, and the process proceeds to the s4 step.
In step s4, it is determined whether or not the intake valve is closed at the present time (crank angle CA) by referring to the valve timing map (FIG. 15) of the intake valve (hereinafter, the time when the intake valve starts to open is IVO, The time when the intake valve is fully closed is called IVC).
If the intake valve is closed, the process proceeds to step s5, and if the intake valve is open, the process proceeds to step s12 (FIG. 8).

s5ステップへ進んだ場合、s4ステップと同様にして前サイクル(=CA−△CA)で吸気弁が閉じていたか如何かを判定する。
閉じていればs6ステップへ、開いていればs8ステップへ進む。
When the process proceeds to step s5, it is determined whether the intake valve is closed in the previous cycle (= CA−ΔCA) in the same manner as in step s4.
If closed, go to step s6, and if open, go to step s8.

s6ステップに進んだ場合、s7ステップまでで吸気弁閉モデルを使ってリアルタイム推定制御により推定下流圧を算出する。
まずs6ステップにて、△CA1=△CAとCA1=CAを実施して、s7ステップに進む。
s7ステップでは吸気弁閉モデル計算を実施する。吸気弁閉モデル計算は図10に示している通りs23〜28ステップで構成される。
まず、s23ステップでエンジン回転数と△CA1から時間項Sを算出する。その後、s24ステップで体積項V=Vを実施し、s25ステップへ進む。
s25ステップでは、(P2_old/P)と速度項マップから速度項Hを算出、s26ステップではスロットル開度と面積項マップから面積項Dを算出して、s27ステップへ進む。
s27ステップでは、式(8)からCA1での推定下流圧を算出する。
その後、s28ステップでP2_old=P2_newを実施して、s21ステップへ進む。
When the process proceeds to step s6, the estimated downstream pressure is calculated by real-time estimation control using the intake valve closing model up to step s7.
First, in step s6, ΔCA1 = ΔCA and CA1 = CA are carried out, and the process proceeds to step s7.
In step s7, intake valve closing model calculation is performed. The intake valve closing model calculation is composed of steps s23 to 28 as shown in FIG.
First, in step s23, the time term S is calculated from the engine speed and ΔCA1. Then, conduct the volume term V = V 2 in s24 step, proceed to s25 step.
In step s25, the speed term H is calculated from (P 2_old / P 1 ) and the speed term map. In step s26, the area term D is calculated from the throttle opening and the area term map, and the process proceeds to step s27.
In step s27, the estimated downstream pressure at CA1 is calculated from equation (8).
Thereafter, P 2_old = P 2_new is performed in step s28, and the process proceeds to step s21.

前サイクル(=CA−△CA)で吸気弁が開いていて現時点(=CA)で吸気弁が閉じている、つまりs5ステップからs8ステップ進んだ場合は、まずs9ステップまでで吸気弁開モデルを使ってリアルタイム推定制御によりIVCでの推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。それからs10ステップからs11ステップを経てs7ステップまででリアルタイム推定制御によりIVC以降の推定下流圧を算出する。
s8ステップでは、IVCでの推定下流圧及び推定筒内圧力を算出するために△CA1=IVC−(CA−△CA)とCA1=IVCを実施して、s9ステップに進む。
If the intake valve is open in the previous cycle (= CA-ΔCA) and the intake valve is closed at the current time (= CA), that is, if the s5 step is advanced from the s5 step, the intake valve open model is first made up to the s9 step. Used to calculate the estimated downstream pressure and estimated in-cylinder pressure at IVC by real-time estimation control. Then, the estimated downstream pressure after IVC is calculated by real-time estimation control from step s10 to step s11 to step s7.
In step s8, ΔCA1 = IVC− (CA−ΔCA) and CA1 = IVC are performed to calculate the estimated downstream pressure and estimated in-cylinder pressure in IVC, and the process proceeds to step s9.

s9ステップでは、吸気弁開モデル計算を実施する。吸気弁開モデル計算は図11に示している通り、s29〜37ステップで構成される。
まず、s29ステップでエンジン回転数と△CA1から時間項Sを算出する。
その後、s30ステップでCA1と筒内容積マップからCA1での筒内容積V3_newを算出して、体積項Vを算出する。
s31ステップでは、式(10)を使用して吸気弁開モデルでCA1での(スロットルからの流量がないと仮定したときの)推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
s32ステップでは、P2_old=2_newを実施、s33ステップでは(P2_old/P)と速度項マップから速度項Hを算出、s34ステップではスロットル開度と面積項マップから面積項Dを算出して、s35ステップへ進む。
s35ステップでは、式(8)からCA1での推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
その後、s36ステップでP3_old=3_newを実施、s37ステップでP2_old=2_newを実施してs10ステップへ進む。
In step s9, intake valve opening model calculation is performed. As shown in FIG. 11, the intake valve opening model calculation includes s29 to 37 steps.
First, in step s29, a time term S is calculated from the engine speed and ΔCA1.
Thereafter, in step s30, the in-cylinder volume V3_new at CA1 is calculated from CA1 and the in-cylinder volume map, and the volume term V is calculated.
In step s31, the estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure at CA1 (assuming that there is no flow rate from the throttle) in the intake valve opening model are calculated using equation (10).
In s32 step, implementing the P 2_old = P 2_new, in s33 step calculates (P 2_old / P 1) and calculate the velocity term H from speed terms map, the area term D from the throttle opening degree and an area section map in s34 step The process proceeds to step s35.
In step s35, the estimated downstream pressure and estimated in-cylinder pressure at CA1 are calculated from equation (8).
Thereafter, P3_old = P3_new is implemented in step s36, P2_old = P2_new is implemented in step s37, and the process proceeds to step s10.

s10ステップでは、所定時期Aの算出を実施する。これは、エンジン回転数と所定時期Aマップ(図19:エンジン回転数をパラメータとしたマップ)から算出される。
なお、図19から分かるとおり、所定時期Aは内燃機関回転数が増加するにつれて推定処理時間確保のため予測推定制御の開始が早まる方へ所定周期△CAずつシフトさせるようにしている。所定時期Aを算出後、s11ステップへ進む。
s11ステップでは、△CA1=CA−IVCとCA1=CAを実施し、IVC以降の推定下流圧算出に備える。その後、s7ステップで吸気弁閉モデル計算を実施してCA1での推定下流圧を算出して、s21ステップへ進む。
In step s10, the predetermined time A is calculated. This is calculated from the engine speed and a predetermined time A map (FIG. 19: a map using the engine speed as a parameter).
As can be seen from FIG. 19, the predetermined time A is shifted by a predetermined period ΔCA toward the start of the predictive estimation control earlier in order to secure the estimated processing time as the engine speed increases. After calculating the predetermined time A, the process proceeds to step s11.
In step s11, ΔCA1 = CA−IVC and CA1 = CA are performed to prepare for the calculation of the estimated downstream pressure after IVC. Thereafter, the intake valve closing model calculation is performed in step s7 to calculate the estimated downstream pressure in CA1, and the process proceeds to step s21.

現時点(=CA)で吸気弁が開いている、つまりs4ステップからs12ステップへ進んだ場合、まずs12ステップにて、前サイクル(=CA−△CA)ですでに吸気弁が開いていたか否かを判定する。開いていればs13ステップへ進み、閉じていればs15ステップへ進む。
s13ステップへ進んだ場合、△CA1=△CAとCA1=CAを実施し、s14ステップではs9ステップで説明した吸気弁開モデル計算を実施してCA1での推定下流圧及び推定筒内圧力を算出後、s21ステップへ進む。
When the intake valve is open at the present time (= CA), that is, when the process proceeds from step s4 to step s12, whether or not the intake valve has already been opened in the previous cycle (= CA−ΔCA) in step s12. Determine. If it is open, the process proceeds to step s13, and if it is closed, the process proceeds to step s15.
When proceeding to step s13, ΔCA1 = ΔCA and CA1 = CA are performed, and in step s14, the intake valve opening model calculation described in step s9 is performed to calculate the estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure in CA1. Then, the process proceeds to step s21.

前サイクル(=CA−△CA)で吸気弁が閉じていて現時点(=CA)で吸気弁が開いている、つまりs12ステップからs15ステップへ進んだ場合、s16ステップまででIVOでの推定下流圧を算出する。そして、s17〜s20ステップを経てs14ステップまででIVO以降の推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
まず、s15ステップでIVOでの推定下流圧を算出するために、△CA1=IVO−(CA−△CA)とCA1=IVOを実施して、s16ステップに進む。
s16ステップでは、s7ステップで説明した吸気弁閉モデル計算を実施してIVOでの推定下流圧を算出する。
s17ステップでは、IVOと筒内容積マップからIVOでの筒内容積V3_newを算出する。
s18ステップでは、IVOでのスロットル下流圧力と筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する。これは式9より算出される。
その後はs19ステップでP2_old=2_newを実施、s20ステップで△CA1=△CAとCA1=CAを実施した上で、s14ステップにて吸気弁開モデル計算を実施してCA1での推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。その後、s21ステップへ進む。
When the intake valve is closed in the previous cycle (= CA−ΔCA) and the intake valve is open at the present time (= CA), that is, when the process proceeds from step s12 to step s15, the estimated downstream pressure at IVO until step s16 Is calculated. Then, the estimated downstream pressure after IVO and the estimated in-cylinder pressure are calculated through steps s17 to s20 and up to step s14.
First, ΔCA1 = IVO− (CA−ΔCA) and CA1 = IVO are performed in order to calculate the estimated downstream pressure at IVO in step s15, and the process proceeds to step s16.
In step s16, the intake valve closing model calculation described in step s7 is performed to calculate the estimated downstream pressure at IVO.
In step s17, the in-cylinder volume V3_new at IVO is calculated from the IVO and in-cylinder volume map.
In step s18, the pressure when the throttle downstream pressure and the cylinder pressure at IVO are balanced is estimated. This is calculated from Equation 9.
After that, P2_old = P2_new is executed in step s19 , ΔCA1 = ΔCA and CA1 = CA are executed in step s20, and the intake valve opening model calculation is executed in step s14 to estimate the estimated downstream pressure in CA1. And the estimated in-cylinder pressure is calculated. Thereafter, the process proceeds to step s21.

s21ステップから以降は予測推定制御を実施する。
まず、s21ステップにてCAが所定時期Aであるか否かを判定することで、予測推定制御を実施するか否かを判定する。
CA=所定時期Aであれば予測推定制御を実施するためにs22ステップに進み、そうでなければ吸入空気量算出フロー1を終了し、次のトリガーを受けるまで待機する。
From step s21 onward, predictive estimation control is performed.
First, in step s21, it is determined whether or not the predictive estimation control is to be performed by determining whether or not CA is the predetermined time A.
If CA = predetermined time A, the process proceeds to step s22 in order to perform the predictive estimation control. Otherwise, the intake air amount calculation flow 1 is terminated and the process waits until the next trigger is received.

s22ステップに進んだ場合、予測推定制御による燃料制御用吸入空気量算出を実施する。これは図12〜図14に示されるように、s38〜s59ステップで構成される。
まずs38、s39ステップで予測推定制御の前準備をする。s40〜s57ステップで予測推定制御によりIVCでの予測推定下流圧及び予測推定筒内圧力(=燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力)を算出する。s58ステップで燃料制御用筒内圧力から燃料制御用吸入空気量を算出し、s59ステップを経て吸入空気量算出フロー1を終了する。
When the process proceeds to step s22, the fuel control intake air amount is calculated by predictive estimation control. This is composed of steps s38 to s59 as shown in FIGS.
First, preparations for predictive estimation control are made in steps s38 and s39. In steps s40 to s57, the estimated estimated downstream pressure and the estimated estimated in-cylinder pressure at IVC (= the downstream pressure for fuel control and the in-cylinder pressure for fuel control) are calculated by predictive estimation control. In step s58, the fuel control intake air amount is calculated from the fuel control cylinder pressure, and in step s59, the intake air amount calculation flow 1 is completed.

s38ステップでは、CA’=CAを実施する。CA’は予測推定制御を実施する際に使用するクランク角である。そしてs39ステップでP2_A=P2_oldを実施して現時点(=所定時期A)での推定下流圧を保存した上で、s40ステップに進む。
s40〜s57ステップはCA’がIVCに達するまでループする制御である。
まず、s41ステップでCA’= CA’+△CAを実施してCA’を△CA分進める。
s42〜s56ステップは、フローチャートを見比べて分かるとおり、CAがCA’となっていることを除いて基本的にs4〜s20ステップと同じである。
それぞれは下記のとおり対応するので詳しい説明は省略する。
「s4〜s7ステップ(前サイクル(=CA−△CA)で吸気弁が閉じていて現時点(=CA)で吸気弁が閉じている状態)」と「s42〜s45ステップ」
「s4、s12〜s14ステップ(前サイクル(=CA−△CA)で吸気弁が開いていて現時点(=CA)で吸気弁が開いている状態)」と「s42、s48〜s50ステップ」
「s4、s12、s15〜s20を経てs14ステップ(前サイクル(=CA−△CA)で吸気弁が閉じていて現時点(=CA)で吸気弁が開いている状態)」と「s42、s48、s51〜s56を経てs50ステップ」
なお、「s4、s5、s8〜s11ステップを経てs7ステップ(前サイクル(=CA−△CA)で吸気弁が開いていて現時点(=CA)で吸気弁が閉じている状態)」に関しては、予測推定制御でIVC以降の予測推定下流圧を算出する必要はないため、「s4、s5、s8〜s11ステップを経てs7ステップ」のうちのs7、s10、s11ステップにあたるステップを省いた「s4、s5、s8、s9ステップ」と「s42、s43、s46、s47ステップ」が対応する。
In step s38, CA ′ = CA is performed. CA ′ is a crank angle used when performing predictive estimation control. Then, P 2_A = P 2_old is executed in step s39 to store the estimated downstream pressure at the current time (= predetermined time A), and then the process proceeds to step s40.
Steps s40 to s57 are controls that loop until CA ′ reaches IVC.
First, in step s41, CA '= CA' +. DELTA.CA is executed and CA 'is advanced by .DELTA.CA.
Steps s42 to s56 are basically the same as steps s4 to s20, except that CA is CA ', as can be seen by comparing the flowcharts.
Since each corresponds as follows, detailed description is abbreviate | omitted.
“Steps s4 to s7 (the state where the intake valve is closed in the previous cycle (= CA−ΔCA) and the intake valve is closed at the present time (= CA))” and “steps s42 to s45”
“Steps s4 and s12 to s14 (the state where the intake valve is open in the previous cycle (= CA−ΔCA) and the intake valve is open at the present time (= CA))” and “steps s42 and s48 to s50”
“After s4, s12, s15 to s20, step s14 (the state where the intake valve is closed in the previous cycle (= CA−ΔCA) and the intake valve is opened at the present time (= CA))” and “s42, s48, s50 steps through s51 to s56 "
Note that “s4, s5, s8 to s11 steps are followed by s7 steps (the intake valve is open in the previous cycle (= CA−ΔCA) and the intake valve is closed at the present time (= CA))”. Since it is not necessary to calculate the predicted estimated downstream pressure after IVC in the predictive estimation control, the steps corresponding to steps s7, s10, and s11 of “steps s7, s8, and s8 to s11 are omitted” “s4, “Steps s5, s8, and s9” correspond to “steps s42, s43, s46, and s47”.

s40〜s57ステップのループ制御を実施してIVCでの燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力を算出した後、s58ステップへ進む。
s58ステップでは、燃料制御用筒内圧力とIVCでの筒内容積と吸入空気温度から気体の状態方程式を使って燃料制御用吸入空気量を算出する。そして算出した燃料制御用吸入空気量をエンジンコントロールユニット8へ送信した後、s59ステップへ進む。
s59ステップでは、P2_old=2_Aを実施して、次のトリガーを受け取った後に行うリアルタイム推定制御に備える。s59ステップを処理後、吸入空気量算出フロー1を終了し次のトリガーを受け取るまで待機する。
After executing loop control of steps s40 to s57 to calculate the downstream pressure for fuel control and the in-cylinder pressure for fuel control in IVC, the process proceeds to step s58.
In step s58, the intake air amount for fuel control is calculated from the in-cylinder pressure for fuel control, the in-cylinder volume at IVC, and the intake air temperature using the gas state equation. Then, after the calculated intake air amount for fuel control is transmitted to the engine control unit 8, the process proceeds to step s59.
In step s59 , P 2_old = P 2_A is executed to prepare for real-time estimation control performed after receiving the next trigger. After processing step s59, the process waits until the intake air amount calculation flow 1 ends and the next trigger is received.

以上の処理をエンジン動作中に気筒毎に具備されたスロットルコントロールユニット7で実施することにより、エアフローセンサや圧力センサを具備しない実施の形態1において、所定時期Aから燃料噴射を開始する時期までに、クランク角に先駆けて当該気筒の燃料制御用吸入空気量を推定することで、推定した当該気筒への燃料制御用吸入空気量を使用して高精度な燃料噴射制御を実施することができる。   By performing the above processing with the throttle control unit 7 provided for each cylinder during engine operation, in the first embodiment that does not include an airflow sensor or a pressure sensor, the fuel injection is started from the predetermined time A to the time when fuel injection is started. By estimating the fuel control intake air amount of the cylinder prior to the crank angle, highly accurate fuel injection control can be performed using the estimated fuel control intake air amount to the cylinder.

そして、従来技術のようにスロットル部、吸気弁、排気弁の計3箇所の通過流量計算を実施するのではなく、スロットル部通過流量のみを計算してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量を推定することで計算負荷を小さくすることが可能である。   Then, instead of calculating the flow rate of the throttle part, intake valve, and exhaust valve in total three places as in the prior art, only the throttle part flow rate is calculated and the throttle downstream pressure, in-cylinder pressure, intake air amount It is possible to reduce the calculation load by estimating.

また、実施の形態1では、スロットルコントロールユニット7で吸入空気量の推定を実施し、エンジンコントロールユニット8で燃料量演算を実施したシステムを示したが、当然のことながらこれらの機能をエンジンコントロールユニット8に統合して、吸入空気量の推定をエンジンコントロールユニット8で実施してもよい。   In the first embodiment, the intake air amount is estimated by the throttle control unit 7 and the fuel amount calculation is performed by the engine control unit 8. However, as a matter of course, these functions are performed by the engine control unit. 8, the intake air amount may be estimated by the engine control unit 8.

実施の形態2.
実施の形態1では、スロットル下流圧力を検出するセンサを設置せず、リアルタイム推定制御により所定時期Aでのスロットル下流圧力を推定した。
実施の形態2では、所定時期Aでのスロットル下流圧力を、圧力センサにより検出する。つまり、圧力センサにより検出した所定時期Aでのスロットル下流圧力を基に、実施の形態1でも実施した予測推定制御を実施することで、燃料制御用吸入空気量の推定を行う。
また、実施の形態1と同様に実施の形態2でも、推定下流圧や燃料制御用吸入空気量の推定において、計算負荷を従来技術よりも小さくするため、吸気弁閉モデルと吸気弁開モデルを使用することにより、従来技術のようにスロットル部、吸気弁部、排気弁部の3ヶ所の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量を計算するようにする。
Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 1, the sensor for detecting the throttle downstream pressure is not installed, and the throttle downstream pressure at the predetermined time A is estimated by real-time estimation control.
In the second embodiment, the throttle downstream pressure at the predetermined time A is detected by a pressure sensor. That is, based on the throttle downstream pressure at the predetermined time A detected by the pressure sensor, the prediction estimation control performed in the first embodiment is performed, thereby estimating the intake air amount for fuel control.
Similarly to the first embodiment, in the second embodiment, in order to reduce the calculation load in the estimation of the estimated downstream pressure and the intake air amount for fuel control as compared with the prior art, the intake valve closing model and the intake valve opening model are used. By using it, the flow rate of only the throttle part is calculated instead of calculating the flow rate of the throttle part, the intake valve part, and the exhaust valve part as in the prior art.

図20に、実施の形態2の全体構成図を示す。なお、図中、図4との同一符号は、同一あるいは相当部分を示すものとする。
図20は、実施の形態1と同じ多連スロットルシステムであり、代表的に第1気筒のみ示したが、エンジンの第2〜4気筒も同様に構成されている。
図20と実施の形態1の全体構成図である図4を見比べて分かるとおり、両者の違いは、スロットル下流部9に圧力センサ11が具備されているか否かである。
図20の圧力センサ11は、各スロットル下流部9に具備され、各スロットルコントロールユニット7へスロットル下流圧力検出信号を送信するものとする。
また実施の形態1と同様に、実施の形態2でも使用する吸気弁閉モデルと吸気弁開モデルに関しては、構成、式など実施の形態1と同様のため説明は省略する。
FIG. 20 shows an overall configuration diagram of the second embodiment. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding parts.
FIG. 20 shows the same multiple throttle system as in the first embodiment, and only the first cylinder is shown as a representative. However, the second to fourth cylinders of the engine are configured in the same manner.
As can be seen from a comparison between FIG. 20 and FIG. 4 that is the overall configuration diagram of the first embodiment, the difference between the two is whether or not the pressure sensor 11 is provided in the throttle downstream portion 9.
20 is provided in each throttle downstream section 9 and transmits a throttle downstream pressure detection signal to each throttle control unit 7.
Further, as in the first embodiment, the intake valve closing model and the intake valve opening model used in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, such as the configuration and formula, and the description thereof is omitted.

次にスロットルコントロールユニット7で行われる吸入空気量推定フロー2のフローチャートについて説明する。
図21は実施の形態2において実施する吸入空気推定フロー2のフローチャートを示している。吸入空気量推定フロー2では、実施の形態2が実施の形態1と同様に、各スロットル弁1が個別制御の多連スロットルシステムであることから、図5、図6の吸気弁閉モデル、吸気弁開モデルを使用することとする。
また、実施の形態1と同様に、スロットルコントロールユニット7にスロットル上流圧力P1の値、吸入空気温度T1の値、さらにクランク角をパラメータとした吸気弁のバルブタイミングマップ(図15)を組み込んでおく。
吸入空気量推定フロー2は、エンジンコントロールユニット8からスロットルコントロールユニット7へクランク角が所定周期A(:所定時期Aマップ(図19)から算出)に到達した時点で送られるトリガーを受けたときに実施し、予測推定制御によって、予測推定下流圧及び予測推定筒内圧力と燃料制御用吸入空気量を推定する。
吸入空気量推定フロー2は、予測推定制御を実施する制御ロジックのみで構成される。
つまり、吸入空気量推定フロー1と同様に吸入空気量推定フロー2内でも、実施の形態1で示した式(8)〜(10)と気体の状態方程式及び各種マップ(図15〜図19)を使用して、予測推定下流圧や燃料制御用吸入空気量等を算出する。
Next, a flowchart of the intake air amount estimation flow 2 performed by the throttle control unit 7 will be described.
FIG. 21 shows a flowchart of an intake air estimation flow 2 implemented in the second embodiment. In the intake air amount estimation flow 2, since the throttle valve 1 is an individually controlled multiple throttle system, the second embodiment is the same as the first embodiment. The valve opening model will be used.
Similarly to the first embodiment, the throttle control unit 7 incorporates a valve timing map (FIG. 15) of the intake valve using the throttle upstream pressure P 1 value, the intake air temperature T 1 value, and the crank angle as parameters. Leave in.
The intake air amount estimation flow 2 is performed when a trigger is sent from the engine control unit 8 to the throttle control unit 7 when the crank angle reaches a predetermined cycle A (calculated from a predetermined time A map (FIG. 19)). The estimated estimated downstream pressure, the estimated estimated in-cylinder pressure, and the intake air amount for fuel control are estimated by the estimated estimation control.
The intake air amount estimation flow 2 is composed only of control logic that performs predictive estimation control.
That is, in the intake air amount estimation flow 2 as in the intake air amount estimation flow 1, the equations (8) to (10) shown in the first embodiment, the gas state equations, and various maps (FIGS. 15 to 19). Is used to calculate the estimated estimated downstream pressure, the intake air amount for fuel control, and the like.

以下、ステップ毎に説明する。なお、図21において、s10ステップとs22ステップに関しては、実施の形態1のs10ステップとs22ステップと同一処理を実施する。
エンジンコントロールユニット8からトリガーを受けた後、まずss1ステップにて、エンジンコントロールユニット8からクランク角、エンジン回転数、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度、圧力センサ11からスロットル下流圧力を読み込み、ss22ステップへ進む。
s22ステップでは、上述のとおり実施の形態1のs22ステップと同一の処理(つまり、s38〜s59ステップと同一の処理)を実施して、燃料制御用吸入空気量を算出する。
その後s10ステップでは、これも上述のとおり実施の形態1のs10ステップと同一の処理を実施して、所定時期Aを算出してエンジンコントロールユニット8に送信する。s10ステップ処理後、吸入空気量算出フロー2を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機する。
以上の処理をエンジン動作中に気筒毎に具備されたスロットルコントロールユニット7で実施することにより、圧力センサ11を使用した燃料制御用吸入空気量の推定を実施することができる。
Hereinafter, each step will be described. In FIG. 21, regarding the s10 step and the s22 step, the same processing as that of the s10 step and the s22 step of the first embodiment is performed.
After receiving a trigger from the engine control unit 8, first, in ss 1 step, the crank angle, the engine speed, the throttle opening from the throttle actuator 6, and the throttle downstream pressure from the pressure sensor 11 are read from the engine control unit 8, and the ss 22 step is performed. move on.
In step s22, as described above, the same process as in step s22 of the first embodiment (that is, the same process as in steps s38 to s59) is performed to calculate the intake air amount for fuel control.
Thereafter, in step s10, the same process as in step s10 of the first embodiment is performed as described above, and a predetermined time A is calculated and transmitted to the engine control unit 8. After the s10 step processing, the intake air amount calculation flow 2 is terminated, and the process waits until the next trigger is received.
By performing the above processing in the throttle control unit 7 provided for each cylinder during engine operation, the intake air amount for fuel control using the pressure sensor 11 can be estimated.

実施の形態2によれば、実施の形態1と比較して、気筒毎に圧力センサ11を具備しているためコスト高となる。しかし、吸入空気量推定フロー1と吸入空気量推定フロー2を見比べて分かるように、実施の形態2ではより簡単な制御ロジックで燃料制御用吸入空気量の推定を実施することができる。そして、所定時期Aでのスロットル下流圧力を圧力センサ11で検出するので、実施の形態1よりもより高精度な燃料制御用吸入空気量の推定を実施することができる。   According to the second embodiment, as compared with the first embodiment, since the pressure sensor 11 is provided for each cylinder, the cost is increased. However, as can be seen by comparing the intake air amount estimation flow 1 and the intake air amount estimation flow 2, in the second embodiment, the intake air amount for fuel control can be estimated with simpler control logic. Since the pressure downstream of the throttle at the predetermined time A is detected by the pressure sensor 11, the intake air amount for fuel control can be estimated with higher accuracy than in the first embodiment.

実施の形態3.
実施の形態1、2では多連スロットルシステムにおけるこの発明の説明を行った。
実施の形態3では、集合部スロットルシステムにおけるこの発明の説明を行う。
同時に、実施の形態1、2では適用しなかった、大気圧補正、吸入空気温度補正を実施の形態3に組み組み、説明を行う。
実施の形態3では、実施の形態1と同様に、リアルタイム推定制御により所定時期Aでのスロットル下流圧力を推定した上で、予測推定制御によってクランク角に先駆けて燃料噴射を開始する時期までに燃料制御用吸入空気量の推定を行う。
また、実施の形態1、2では、推定下流圧や燃料制御用吸入空気量の推定において、計算負荷を従来技術よりも小さくするため、吸気弁閉モデルと吸気弁開モデルを使用することにより、従来技術のようにスロットル部、吸気弁部、排気弁部の3ヶ所の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量を計算するようにした。
実施の形態3では、スロットル上流から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した集合部スロットルシステムモデルを使用して、従来技術のようにスロットル部、吸気弁部、排気弁部の3ヶ所の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量を計算するようにして計算負荷を小さくするよう構成している。
実施の形態1、2で使用した吸気弁閉モデル、吸気弁開モデルと異なる吸入空気量推定モデルを使用するのは、集合部スロットルシステムでは、スロットル下流部で各気筒がスロットルで遮蔽されることなく導通しているので、常時いずれかの少なくとも1つの気筒の吸気弁が開いており、さらに2つ以上の気筒の吸気弁が開いている場合では、吸気弁が開いているすべての気筒の筒内容積を考慮する必要があるからである。
また実施の形態3では、リアルタイム推定制御、予測推定制御の際に使用するスロットル上流圧力と吸入空気温度をセンサ値で補正する制御も合わせて実施する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the present invention in the multiple throttle system has been described.
In the third embodiment, the present invention in the collective throttle system will be described.
At the same time, the atmospheric pressure correction and the intake air temperature correction, which were not applied in the first and second embodiments, are combined with the third embodiment and described.
In the third embodiment, as in the first embodiment, the throttle downstream pressure at the predetermined time A is estimated by the real-time estimation control, and then the fuel is injected by the prediction estimation control by the time when fuel injection is started prior to the crank angle. Estimate the amount of intake air for control.
Further, in the first and second embodiments, in the estimation of the estimated downstream pressure and the intake air amount for fuel control, in order to make the calculation load smaller than that of the prior art, by using the intake valve closing model and the intake valve opening model, Instead of calculating the passage flow rate at three locations of the throttle portion, the intake valve portion, and the exhaust valve portion as in the prior art, the passage flow rate of only the throttle portion is calculated.
In the third embodiment, a throttle part, an intake valve part, an exhaust valve part are used as in the prior art by using a collective throttle system model that models the intake passage from the upstream side of the throttle to the inside of each cylinder in consideration of volume changes. Instead of calculating the passage flow rate at these three locations, the calculation load is reduced by calculating the passage flow rate of only the throttle portion.
The intake air amount estimation model different from the intake valve closing model and the intake valve opening model used in the first and second embodiments is used because each cylinder is shielded by the throttle in the downstream portion of the throttle in the collective throttle system. Since at least one of the cylinders is always open, and when the intake valves of two or more cylinders are open, the cylinders of all the cylinders where the intake valves are open are always connected. This is because it is necessary to consider the internal volume.
In the third embodiment, the control for correcting the throttle upstream pressure and the intake air temperature used in the real-time estimation control and the prediction estimation control with sensor values is also performed.

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図22は、実施の形態3の全体構成図である。図22の内燃機関用制御装置は集合部スロットルシステムであり、一例として4気筒エンジンとした。
気筒部分は、代表的に第1気筒のみ示したが、エンジンの第2〜4気筒も同様に構成されている。なお、図中、図4、図20との同一の名前かつ同一の符号を持つ構成要素は、図4、図20の構成要素と同一ものを示す。
Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 22 is an overall configuration diagram of the third embodiment. The control device for an internal combustion engine in FIG. 22 is a collective throttle system, which is a four-cylinder engine as an example.
Although only the first cylinder is representatively shown as the cylinder portion, the second to fourth cylinders of the engine are similarly configured. In the figure, components having the same name and the same reference numerals as those in FIGS. 4 and 20 are the same as those in FIGS. 4 and 20.

図22において、エンジンには、吸気量を制限するスロットル弁1、気筒毎に燃料噴射弁2と吸気弁3と排気弁4が、そしてエンジン本体部にクランク角センサ5が設けられている。スロットル弁1は、スロットル弁1に設置されたスロットルアクチュエータ6で駆動し、スロットルコントロールユニット12により、スロットルアクチュエータ6へスロットル開度制御信号を送ることでスロットル弁1は電子制御される。
スロットルアクチュエータ6にはスロットル開度を検出するTPSが具備され、スロットル開度検出信号をスロットルコントロールユニット12へ送信する。
スロットルコントロールユニット12には、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度検出信号、そしてエンジンコントロールユニット13からエンジン回転数信号、クランク角信号、目標吸入空気量信号、大気圧信号、吸入空気温度信号が入力される。
そして、スロットルコントロールユニット12からスロットルアクチュエータ6へスロットル開度制御信号、エンジンコントロールユニット13へ燃料制御用吸入空気量信号が出力される。
スロットルコントロールユニット12では、スロットル開度検出信号と燃料制御用吸入空気量と目標吸入空気量信号から目標スロットル開度の決定と、エンジン回転数検出信号とクランク角信号と大気圧と吸入空気温度等から燃料制御用吸入空気量等の推定処理が実施される。なお、図22において、スロットル下流圧とはスロットル下流部14の圧力のことである。
In FIG. 22, the engine is provided with a throttle valve 1 for limiting the intake amount, a fuel injection valve 2, an intake valve 3 and an exhaust valve 4 for each cylinder, and a crank angle sensor 5 in the engine body. The throttle valve 1 is driven by a throttle actuator 6 installed in the throttle valve 1, and the throttle valve 1 is electronically controlled by sending a throttle opening control signal to the throttle actuator 6 by a throttle control unit 12.
The throttle actuator 6 is provided with a TPS that detects the throttle opening, and transmits a throttle opening detection signal to the throttle control unit 12.
A throttle opening detection signal is input from the throttle actuator 6 to the throttle control unit 12, and an engine speed signal, a crank angle signal, a target intake air amount signal, an atmospheric pressure signal, and an intake air temperature signal are input from the engine control unit 13. .
A throttle opening control signal is output from the throttle control unit 12 to the throttle actuator 6, and a fuel control intake air amount signal is output to the engine control unit 13.
The throttle control unit 12 determines the target throttle opening from the throttle opening detection signal, fuel control intake air amount and target intake air amount signal, engine speed detection signal, crank angle signal, atmospheric pressure, intake air temperature, etc. From this, estimation processing such as the intake air amount for fuel control is performed. In FIG. 22, the throttle downstream pressure is the pressure in the throttle downstream portion 14.

エンジンコントロールユニット13には、アクセルポジションセンサからアクセル踏み込み量検出信号、クランク角センサ5からクランク角検出信号、各気筒のスロットルコントロールユニット12から燃料制御用吸入空気量信号、大気圧センサ15から大気圧検出信号、温度センサ16から吸入空気温度検出信号が入力される。
なお、大気圧センサ15と温度センサ16は、スロットル弁1とエアクリーナー17の間の吸気通路内に設置するものとする。
そして、エンジンコントロールユニット13から各気筒の燃料噴射弁2へ燃料噴射制御信号、スロットルコントロールユニット12へエンジン回転数信号、クランク角信号、目標吸入空気量信号、大気圧信号、吸入空気温度信号が出力される。
なお、燃料噴射弁2は気筒別に独立で噴射するものとする。
エンジンコントロールユニット13ではクランク角検出信号からエンジン回転数とクランク角の検出、アクセル踏み込み量と燃料制御用吸入空気量等から目標吸入空気量の決定、燃料制御用吸入空気量と目標空燃比等から燃料噴射量の決定がなされる。
The engine control unit 13 includes an accelerator pedal position detection signal from the accelerator position sensor, a crank angle detection signal from the crank angle sensor 5, an intake air amount signal for fuel control from the throttle control unit 12 of each cylinder, and an atmospheric pressure from the atmospheric pressure sensor 15. An intake air temperature detection signal is input from the detection signal and the temperature sensor 16.
It is assumed that the atmospheric pressure sensor 15 and the temperature sensor 16 are installed in the intake passage between the throttle valve 1 and the air cleaner 17.
Then, a fuel injection control signal is output from the engine control unit 13 to the fuel injection valve 2 of each cylinder, and an engine speed signal, a crank angle signal, a target intake air amount signal, an atmospheric pressure signal, and an intake air temperature signal are output to the throttle control unit 12. Is done.
The fuel injection valve 2 is injected independently for each cylinder.
The engine control unit 13 detects the engine speed and the crank angle from the crank angle detection signal, determines the target intake air amount from the accelerator depression amount and the intake air amount for fuel control, and the like, from the intake air amount for fuel control and the target air-fuel ratio, etc. The fuel injection amount is determined.

ところで、従来技術では、スロットル弁、吸気弁、排気弁の3箇所の通過流量を推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定していたのに対して、この発明の実施の形態3では、スロットル部通過流量のみを推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定することで計算負荷を小さくすることを達成するために、集合部スロットルシステムにおいて、スロットル上流から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した、吸入空気量推定モデルである集合部スロットルシステムモデル(図23)を使用する。
以下に、実施の形態3で使用する集合部スロットルシステムモデルについて図23を参照して説明する。
By the way, in the prior art, the flow downstream of the throttle valve, the intake valve, and the exhaust valve is estimated to estimate the downstream pressure of the throttle, the in-cylinder pressure, the intake air amount, and the like. In the third aspect, in order to achieve a reduction in calculation load by estimating only the throttle portion passage flow rate and estimating the throttle downstream pressure, in-cylinder pressure, intake air amount, etc., A collective part throttle system model (FIG. 23), which is an intake air amount estimation model that models the intake passage from the upstream to the inside of each cylinder in consideration of the volume change, is used.
Hereinafter, the collective throttle system model used in the third embodiment will be described with reference to FIG.

図23において、集合部スロットルシステムモデルは、スロットル通過流量の推定とスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等の推定を実施するためのモデルで、スロットル上流部とスロットル開口部、そしてスロットル部〜吸気弁までのスロットル下流部を経て各筒内までで構成される。
スロットル上流部〜スロットル下流部は、実施の形態1で説明した吸気弁閉モデル及び吸気弁開モデルと同じ構成であり、スロットル上流部はスロットル上流圧力Pと吸入空気温度Tから、スロットル開口部はスロットル流路面積ATから構成され、スロットル開口部を通過する吸入空気はスロットル上流圧力P1とスロットル下流圧力P2から圧力を受ける。
また、スロットル下流部はスロットル下流圧力P2とスロットル下流容積V2と吸入空気温度T1から構成される。
筒内に関しては、個々の筒内の構成は吸気弁開モデルでの筒内の構造と同じく、筒内圧力(P4〜P)と筒内容積(V4〜V)と吸入空気温度Tから構成され、筒内容積(V4〜V)はクランク角に従って変化する。そして筒内圧力(P4〜P)に関しては、吸気弁が開き始める時点を除いて吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力とスロットル下流圧力が平衡しているものとする。なおスロットル上流圧力Pは略大気圧として取り扱い、吸入空気温度Tは全域で一定として取り扱う。
In FIG. 23, a collective throttle system model is a model for estimating the throttle passage flow rate and estimating the throttle downstream pressure, in-cylinder pressure, intake air amount, and the like. The throttle upstream part, the throttle opening part, and the throttle part ~ It is composed of each cylinder through the throttle downstream to the intake valve.
The throttle upstream portion to the throttle downstream portion have the same configuration as the intake valve closed model and the intake valve open model described in the first embodiment, and the throttle upstream portion has a throttle opening based on the throttle upstream pressure P 1 and the intake air temperature T 1. The portion is composed of a throttle flow path area AT, and the intake air passing through the throttle opening receives pressure from the throttle upstream pressure P 1 and the throttle downstream pressure P 2 .
Further, the throttle downstream portion is configured as a throttle downstream pressure P 2 and the throttle downstream volume V 2 from the intake air temperature T 1.
As for the in-cylinder configuration, the in-cylinder configuration is the same as the in-cylinder structure in the intake valve open model, in-cylinder pressure (P 4 to P 7 ), in-cylinder volume (V 4 to V 7 ), and intake air temperature. It consists T 1, cylinder volume (V 4 ~V 7) varies according to the crank angle. With regard to the in-cylinder pressure (P 4 to P 7 ), it is assumed that the in-cylinder pressure and the throttle downstream pressure of each cylinder in which the intake valve is open are balanced except when the intake valve starts to open. Note throttle upstream pressure P 1 is handled as a substantially atmospheric pressure, intake air temperature T 1 of the treated as constant across.

ある気筒の吸気弁が開き始める時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず吸気弁が開き始める時点の「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と当該気筒の筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する必要がある。
この理由は、吸気弁が開く直前は排気行程なので当該気筒の筒内は略大気圧であり、この状態で吸気弁が開くと略大気圧の筒内と負圧になっている「スロットル下流部及び吸気弁が開いている各気筒の筒内」が連通状態となり、「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と当該気筒の筒内圧力が平衡状態になるからである。
圧力平衡後のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力は、気体の状態方程式を基に以下の式から推定される。
When estimating the throttle passage flow rate at the time when the intake valve of a cylinder starts to open, firstly, the "throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder where the intake valve is open" and the in-cylinder cylinder at the time when the intake valve starts to open. It is necessary to estimate the pressure when the pressure is balanced.
The reason for this is that since the exhaust stroke is just before the intake valve is opened, the cylinder in the cylinder is at substantially atmospheric pressure, and when the intake valve is opened in this state, the pressure in the cylinder at approximately atmospheric pressure is negative. And in-cylinder of each cylinder in which the intake valve is open ”is in a communication state, and“ in-cylinder pressure in each cylinder in which the throttle valve downstream pressure and intake valve are open ”and the in-cylinder pressure of the cylinder are in equilibrium. is there.
The throttle downstream pressure after pressure equilibrium and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open are estimated from the following equation based on the gas equation of state.

Figure 0004185079
Figure 0004185079

ところで実施の形態1、2で使用した吸気弁開モデルと同様に、各気筒の筒内容積の変化によりスロットル下流圧力及び筒内圧力が変化するので、それも考慮する必要がある。そこで、スロットル通過流量の推定の際に、まず所定周期の間にスロットルからの流量がないと仮定した上で各気筒の筒内容積が変化したときのスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定(下記の式(12))し、推定したスロットル下流圧力及び筒内圧力を基にスロットル通過流量を推定(下記の式(13)、(14))する。   By the way, like the intake valve opening model used in the first and second embodiments, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure change due to the change in the in-cylinder volume of each cylinder. Therefore, when estimating the flow rate through the throttle, first, it is assumed that there is no flow rate from the throttle during a predetermined period, and then the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure when the in-cylinder volume of each cylinder changes are estimated (the following) (12)), and the throttle flow rate is estimated based on the estimated throttle downstream pressure and in-cylinder pressure (the following equations (13) and (14)).

Figure 0004185079
Figure 0004185079

上記式(13)、(14)は実施の形態1の式(2)、(3)と同様に、スロットルを通過する吸入空気の速度が音速となるか否かの指標であるスロットル上流と下流の圧力比から場合分けしている。なお、第1〜4気筒いずれかの吸気弁が開き始める時点では式(11)で、P2_OPEN_IVOを推定した上で、それを式(12)におけるP2_OPEN_oldとして単位時間当りスロットル通過流量の推定をする。上記の単位時間当りスロットル通過流量と、所定周期と、現時点(スロットルからの流量がないと仮定したとき)のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力P’2_OPEN_oldと、スロットル下流容積Vと現時点の「吸気弁が開いている各気筒の筒内容積ΣVk_new 」の和と、吸入空気温度T1から、気体の状態方程式を使って現時点のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力を推定する。
推定したスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力は、さらに所定周期後のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力を推定する際の基礎とする。上記の処理を所定周期毎に実施する。
The above formulas (13) and (14) are similar to the formulas (2) and (3) of the first embodiment, and are an index indicating whether or not the speed of the intake air passing through the throttle becomes the speed of sound. The pressure ratio is divided into cases. In the when starts to open the first to fourth cylinders one of the intake valve (11), after estimating the P 2_OPEN_IVO, it the equation (12) in the P 2_OPEN_old per unit time passing through the throttle flow rate estimation as To do. The throttle flow rate per unit time, the predetermined period, the current throttle downstream pressure (assuming that there is no flow rate from the throttle), the cylinder pressure P ′ 2_OPEN_old of each cylinder in which the intake valve is open, and the throttle From the sum of the downstream volume V 2 and the current “in-cylinder volume ΣV k_new of each cylinder in which the intake valve is open” and the intake air temperature T 1 , the current throttle downstream pressure and intake valve are determined using the gas equation of state. Estimate the in-cylinder pressure of each open cylinder.
The estimated throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open are further used as a basis for estimating the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open after a predetermined period. The above processing is performed every predetermined period.

次にスロットルコントロールユニット12で行われる吸入空気量推定フロー3について説明する。図24〜図31は、吸入空気推定フロー3のフローチャートを示している。
吸入空気量推定フロー3では、上記に記載したとおり図23の集合部スロットルシステムモデルを使用することとする。
またスロットルコントロールユニット12に、クランク角をパラメータとした各吸気弁のバルブタイミングマップ(図32(a):吸気弁開閉の判定に使用)を組み込んでおく。
Next, the intake air amount estimation flow 3 performed by the throttle control unit 12 will be described. 24 to 31 are flowcharts of the intake air estimation flow 3. FIG.
In the intake air amount estimation flow 3, as described above, the collective part throttle system model of FIG. 23 is used.
In addition, the throttle control unit 12 incorporates a valve timing map (FIG. 32 (a): used for determination of intake valve opening / closing) of each intake valve using the crank angle as a parameter.

吸入空気量推定フロー3は、クランク角基準の所定周期△CA毎にエンジンコントロールユニット13からスロットルコントロールユニット12へ送られるトリガーを受けたときに実施し、予測推定制御によって、予測推定下流圧及び予測推定筒内圧力と燃料制御用吸入空気量、そしてリアルタイム推定制御によって、推定下流圧及び推定筒内圧力を推定する。
吸入空気量推定フロー3は、予測推定制御を実施する制御ロジック(図29〜図31)と、リアルタイム推定制御を実施する制御ロジック(sss1、sss2、sss4〜sss23ステップの制御ロジック)と、吸入空気温度と大気圧の補正を実施する制御ロジック(sss0ステップ)から構成される。
予測推定制御及びリアルタイム推定制御では、上記式(11)〜(14)と気体の状態方程式を使用して、予測推定下流圧や燃料制御用吸入空気量等を算出する。
吸入空気量推定フロー3内では、上記式(13)、(14)で示した単位時間当りスロットル通過流量と気体の状態方程式を基に、△CA間のスロットル通過流量により変化するスロットル下流圧力を下記の式から算出する。
The intake air amount estimation flow 3 is performed when a trigger sent from the engine control unit 13 to the throttle control unit 12 is received every predetermined period ΔCA based on the crank angle, and the predicted estimated downstream pressure and predicted value are predicted by the predicted estimation control. The estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure are estimated by the estimated in-cylinder pressure, the intake air amount for fuel control, and real-time estimation control.
The intake air amount estimation flow 3 includes control logic (FIGS. 29 to 31) that performs predictive estimation control, control logic that performs real-time estimation control (control logic of sss1, sss2, and sss4 to sss23 steps), and intake air It consists of control logic (sss0 step) for correcting temperature and atmospheric pressure.
In the prediction estimation control and the real-time estimation control, the estimated estimated downstream pressure, the intake air amount for fuel control, and the like are calculated using the above equations (11) to (14) and the gas state equation.
In the intake air amount estimation flow 3, based on the throttle passage flow rate per unit time and the gas state equation shown in the above formulas (13) and (14), the throttle downstream pressure that changes depending on the throttle passage flow rate during ΔCA is calculated. Calculated from the following formula.

Figure 0004185079
Figure 0004185079

また上記式(11)で説明したように、いずれかの気筒の吸気弁が開き始める時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず吸気弁が開き始める時点のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている筒内圧力と当該気筒の筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する必要がある。吸入空気量推定フロー3内では、式(11)を基にした下記の式から平衡したときの圧力を算出する。   Further, as described in the above equation (11), when estimating the throttle passage flow rate when the intake valve of any cylinder starts to open, first, the throttle downstream pressure and the intake valve are opened when the intake valve starts to open. It is necessary to estimate the pressure when the in-cylinder pressure and the in-cylinder pressure of the cylinder are in equilibrium. In the intake air amount estimation flow 3, the pressure at equilibrium is calculated from the following equation based on the equation (11).

Figure 0004185079
Figure 0004185079

さらに式(12)で示したように、集合部スロットルシステムモデルでスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力などを算出する際に、△CA間でスロットルからの流量がないと仮定した上で各気筒の筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力を算出する必要がある。
吸入空気量算出フロー3では、各気筒の筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力及び筒内圧力下記の式(17)により算出する。
Further, as shown in equation (12), when calculating the downstream pressure of the throttle and the in-cylinder pressure of each cylinder with the intake valve open in the collective throttle system model, there is no flow rate from the throttle between ΔCA. As a result, it is necessary to calculate the throttle downstream pressure after the cylinder volume of each cylinder changes and the cylinder pressure of each cylinder where the intake valve is open.
In the intake air amount calculation flow 3, the throttle downstream pressure and the cylinder pressure after the cylinder volume of each cylinder is changed are calculated by the following equation (17).

Figure 0004185079
Figure 0004185079

上記の式(15)〜(17)を使ってスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力を推定、または予測推定する。
なお、予測推定により推定される燃料制御用筒内圧力と筒内容積と吸入空気温度から、気体の状態方程式を使って吸気弁が閉じきった時点で筒内に吸引した吸入空気量を予測推定することが出来る。
Using the above equations (15) to (17), the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open are estimated or estimated.
The estimated amount of intake air sucked into the cylinder when the intake valve is fully closed using the gas equation of state from the cylinder pressure, cylinder volume and intake air temperature estimated by predictive estimation I can do it.

以下、ステップ毎に説明する。
なお、吸入空気量算出フロー3内では、式(15)〜(17)における現時点のクランク角をCA1、計算周期を△CA1とおいてCA1、△CA1に値を代入するものとする。
図24において、まずsss0ステップで、エンジンコントロールユニット13から大気圧、吸入空気温度のセンサ値を読み込んで、読み込んだ大気圧のセンサ値をP1に、吸入空気温度のセンサ値をT1に代入する。
sss1ステップでは、エンジンが作動中か如何かを確認し、作動中ならばsss2ステップへ、停止しているならばsss3ステップへ進む。
エンジンが停止している場合、スロットルを介して吸気流量がスロットル下流容積にたまるのでスロットル下流圧力が大気圧まで回復する。よってsss3ステップでは、「P2_old=P1」を実施して、吸入空気量算出フロー3を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機する。
Hereinafter, each step will be described.
In the intake air amount calculation flow 3, it is assumed that the current crank angle in equations (15) to (17) is CA1, the calculation cycle is ΔCA1, and values are substituted into CA1 and ΔCA1.
In FIG. 24, first, in the sss0 step, the atmospheric pressure and intake air temperature sensor values are read from the engine control unit 13, and the read atmospheric pressure sensor value is substituted for P 1 and the intake air temperature sensor value is substituted for T 1 . To do.
In the sss1 step, it is confirmed whether the engine is operating. If it is operating, the process proceeds to the sss2 step, and if it is stopped, the process proceeds to the sss3 step.
When the engine is stopped, the intake air flow rate is accumulated in the throttle downstream volume via the throttle, so that the throttle downstream pressure is recovered to the atmospheric pressure. Therefore, in the sss3 step, “P 2_old = P 1 ” is executed, the intake air amount calculation flow 3 is terminated, and the process waits until the next trigger is received.

sss1ステップからsss2ステップに進んだ場合、エンジンコントロールユニット13からクランク角、エンジン回転数、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度を読み込み、sss4ステップへ進む。
sss4ステップでは、各気筒の吸気弁のバルブタイミングマップ(図32(a))を参照することにより、前サイクル(=CA−△CA)から現時点(=CA)の間にいずれの気筒もIVCまたはIVOに到達していないかどうかを判定する。
いずれの気筒もIVCまたはIVOに到達していないならばsss5ステップ(図26)へ進み、いずれかの気筒がIVCまたはIVOに到達している場合はsss6ステップへ進む。
When the process proceeds from the sss1 step to the sss2 step, the crank angle, the engine speed, and the throttle opening from the throttle actuator 6 are read from the engine control unit 13, and the process proceeds to the sss4 step.
In the sss4 step, by referring to the valve timing map of the intake valve of each cylinder (FIG. 32 (a)), any cylinder between the previous cycle (= CA−ΔCA) and the current time (= CA) Determine if IVO has not been reached.
If none of the cylinders has reached IVC or IVO, the process proceeds to step sss5 (FIG. 26). If any of the cylinders has reached IVC or IVO, the process proceeds to step sss6.

sss5ステップに進んだ場合、sss5ステップとsss23ステップからリアルタイム推定制御を実施し、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
まず、sss5ステップで△CA1=△CAとCA1=CAを実施して、sss23ステップに進む。
sss23ステップでは、推定下流圧計算を実施する。
推定下流圧計算は図27で示すとおり、sss30〜sss41ステップで構成される。
まず、sss30ステップで、エンジン回転数と△CA1から時間項Sを算出する。
その後、sss31ステップで、CA1と筒内容積マップからCA1での吸気弁の開いている各気筒(IVCに達した気筒を含む)の筒内容積の和ΣVk_newを算出してVnewに代入し、VnewとV2から体積項Vを算出する。
When the process proceeds to the sss5 step, real-time estimation control is performed from the sss5 step and the sss23 step, and the estimated downstream pressure at CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder where the intake valve is open are calculated.
First, ΔCA1 = ΔCA and CA1 = CA are performed in the sss5 step, and the process proceeds to the sss23 step.
In the sss23 step, the estimated downstream pressure is calculated.
As shown in FIG. 27, the estimated downstream pressure calculation includes sss30 to sss41 steps.
First, in step sss30, the time term S is calculated from the engine speed and ΔCA1.
Thereafter, in step sss31 , the sum ΣV k_new of the in-cylinder volume of each cylinder (including the cylinder that has reached IVC) in CA1 is calculated from CA1 and the in-cylinder volume map, and is substituted for V new. , V new and V 2 are used to calculate the volume term V.

sss32ステップでは、式(17)を使用して、CA1での(スロットルからの流量がないと仮定したときの)推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
sss33ステップでは、P2_old=P2_newを実施、sss34ステップでは、(P2_old//P1)と(P1 /T1)と速度項マップから速度項Hを算出、sss35ステップではスロットル開度と面積項マップから面積項Dを算出して、sss36ステップへ進む。
sss36ステップでは、式(15)からCA1での推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
In the sss32 step, the estimated downstream pressure at CA1 (assuming that there is no flow rate from the throttle) and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open are calculated using Equation (17).
In step sss33 , P 2_old = P 2_new is executed. In step sss34 , the speed term H is calculated from (P 2_old / / P 1 ) and (P 1 2 / T 1 ) and the speed term map. The area term D is calculated from the area term map and the process proceeds to the sss36 step.
In step sss36, the estimated downstream pressure at CA1 and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open are calculated from the equation (15).

その後sss37ステップへ進み、CA1が第1〜4気筒いずれかのIVCまたはIVOであるか否かを各吸気弁のバルブタイミングマップ(図32(a))から判定する。
CA1が第1〜4気筒いずれのIVCまたはIVOでないときはsss38に進み、
old=Vnewを実施、そしてsss41ステップでP2_old=P2_newを実施した後、sss24ステップへ進む。
sss37ステップにおいて、CA1が第1〜4気筒いずれかのIVCまたはIVOである場合は、sss39、sss40ステップで筒内容積マップを使ってΣVk_old を算出する。これはVnewが「吸気弁が開いている各気筒(IVCに達した気筒を含む)の筒内容積の和」であるのに対して、Voldが「吸気弁が開いている各気筒(IVOに達したを含む)の筒内容積の和」と定義が違うため、CA1が第1〜4気筒いずれかのIVCまたはIVOである場合は単純にVold=Vnewと出来ないからである。
よってsss39ステップでCA1と筒内容積マップからCA1での「吸気弁が開いている各気筒(IVCを含む)の筒内容積の和」ΣVk_newを算出した上で、sss40ステップでVold=ΣVk_newを実施、そしてsss41ステップでP2_old=P2_newを実施した後、sss24ステップへ進む。
Thereafter, the process proceeds to the sss37 step, and it is determined from the valve timing map (FIG. 32A) of each intake valve whether CA1 is IVC or IVO of any of the first to fourth cylinders.
When CA1 is not IVC or IVO of any of the first to fourth cylinders, proceed to sss38,
After executing V old = V new and executing P 2_old = P 2_new in the sss 41 step, the process proceeds to the sss 24 step.
In step sss37, if CA1 is IVC or IVO of any of the first to fourth cylinders, ΣV k_old is calculated using the in-cylinder volume map in steps sss39 and sss40. This is because V new is “the sum of the cylinder capacities of the cylinders (including cylinders that have reached IVC) in which the intake valve is open”, whereas V old is “each cylinder in which the intake valve is open ( This is because if the CA1 is IVC or IVO of any of the 1st to 4th cylinders, V old = V new cannot be simply set. .
Accordingly after having calculated the [sigma] v K_new "sum of cylinder volume of each cylinder intake valve is open (including IVC)" sss39 in CA1 from CA1 and cylinder volume map in step, V old at sss40 step = [sigma] v After executing k_new and executing P 2_old = P 2_new in the sss 41 step, the process proceeds to the sss 24 step.

ところで、sss4ステップで前サイクル(=CA−△CA)から現時点(=CA)の間にいずれの気筒もIVCまたはIVOに達していないかどうかを判定し、いずれかの気筒がIVCまたはIVOに達しているためsss6ステップに進む場合は、sss6〜sss23ステップで、△CA間をIVCまたはIVO毎に区切って推定下流圧等の算出を実施する。
これは式(11)〜(17)のところで記載しているように、例えばIVOでは吸気弁が開き始める気筒の筒内圧力と「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」が平衡したときの圧力を算出する必要があるなどの処理を実施するからである。
By the way, in sss4 step, it is determined whether any cylinder has reached IVC or IVO during the previous cycle (= CA-ΔCA) to the present time (= CA), and any cylinder has reached IVC or IVO. Therefore, when proceeding to the sss6 step, in the sss6 to sss23 steps, ΔCA is divided for each IVC or IVO to calculate the estimated downstream pressure or the like.
As described in the equations (11) to (17), for example, in the case of IVO, the cylinder pressure of the cylinder at which the intake valve starts to open and the “cylinder downstream pressure and the cylinder pressure of each cylinder at which the intake valve is opened” This is because processing such as the need to calculate the pressure when "" is in equilibrium is performed.

まず、sss6ステップで、各気筒の吸気弁のバルブタイミングマップ(図32(a))を参照することにより、到達したいずれかの気筒のIVCまたはIVOのうち早く到達したのはIVOであるか否かを判定する。
IVOの方が早く到達した場合はsss7ステップへ進み、IVCの方が早く到達した場合はsss15ステップへ進む。
First, in step sss6, by referring to the valve timing map of the intake valve of each cylinder (FIG. 32 (a)), it is determined whether it is the IVO that has reached earlier among the IVCs or IVOs of any of the reached cylinders. Determine whether.
If the IVO arrives earlier, the process proceeds to the sss7 step. If the IVC arrives earlier, the process proceeds to the sss15 step.

sss7ステップへ進んだ場合、先に到達したIVO(以後、IVO_Fと称す)での推定下流圧を算出するために、△CA1=IVO_F−(CA−△CA)とCA1=IVO_Fを実施して、sss8ステップに進む。
sss8ステップではsss23ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVO_Fでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出して、sss9ステップへ進む。
sss9ステップでは、IVO計算を実施する。
When proceeding to the sss7 step, ΔCA1 = IVO_F− (CA−ΔCA) and CA1 = IVO_F are performed in order to calculate the estimated downstream pressure at the previously reached IVO (hereinafter referred to as IVO_F). Proceed to step sss8.
In the sss8 step, the estimated downstream pressure calculation described in the sss23 step is performed, the estimated downstream pressure at IVO_F and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open are calculated, and the process proceeds to the sss9 step.
In the sss9 step, IVO calculation is performed.

IVO計算は図28に示すとおり、sss42、sss43ステップから構成される。
まずsss42ステップでIVO(ここではIVO_F)での「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と、吸気弁が開き始める気筒の筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する。これは式(16)より算出される。
その後、sss43ステップでP2_old=P2_newを実施してsss10ステップへ進む。
As shown in FIG. 28, the IVO calculation is composed of sss42 and sss43 steps.
First, in the sss42 step, estimate the pressure when the "in-cylinder pressure of each cylinder where the intake valve is open" and the in-cylinder pressure of the cylinder where the intake valve begins to open is balanced at IVO (here IVO_F) To do. This is calculated from equation (16).
Thereafter, P 2_old = P 2_new is executed in the sss 43 step, and the process proceeds to the sss 10 step.

sss10ステップではIVO_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれかの気筒がIVCに到達するか否かの判定をsss6と同様にして実施する。
いずれかの気筒がIVCに到達する場合にはsss11ステップへ、いずれの気筒もIVCに到達しない場合にはsss14ステップへ進む。
In step sss10, after reaching IVO_F, whether or not any of the cylinders reaches IVC is determined in the same manner as in sss6 until CA is reached.
If any of the cylinders reaches IVC, the process proceeds to step sss11. If any of the cylinders does not reach IVC, the process proceeds to step sss14.

sss11ステップへ進んだ場合、IVO_Fより後に到達したIVC(以後、IVC_Lと称す)での推定下流圧等を算出するために、△CA1=IVC_L−IVO_FとCA1=IVC_Lを実施して、sss12ステップに進む。
sss12ステップでは、sss23ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVC_Lでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
その後、sss13ステップで、CAでの推定下流圧等を算出するために、△CA1=CA−IVC_LとCA1=CAを実施してsss23ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後sss24ステップに進む。
When the process proceeds to the sss11 step, ΔCA1 = IVC_L−IVO_F and CA1 = IVC_L are performed in order to calculate the estimated downstream pressure or the like in the IVC (hereinafter referred to as IVC_L) reached after the IVO_F, and the sss12 step is performed. move on.
In the sss12 step, the estimated downstream pressure calculation described in the sss23 step is performed to calculate the estimated downstream pressure at IVC_L and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open.
After that, in step sss13, in order to calculate the estimated downstream pressure at CA, etc., ΔCA1 = CA−IVC_L and CA1 = CA are performed and the process proceeds to step sss23, where the estimated downstream pressure and intake valve at CA are opened. After calculating the estimated in-cylinder pressure of each cylinder, the process proceeds to step sss24.

また、IVO_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれの気筒のIVCにも到達しない場合、つまりsss10ステップからsss14ステップに進む場合は、sss14ステップでCAでの推定下流圧等を算出するために、△CA1=CA−IVO_FとCA1=CAを実施してsss23ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後sss24ステップに進む。   In addition, when the IVC of any cylinder is not reached before reaching CA after reaching IVO_F, that is, when the process proceeds from the sss10 step to the sss14 step, the estimated downstream pressure at the CA is calculated in the sss14 step. , ΔCA1 = CA−IVO_F and CA1 = CA are performed, and the process proceeds to the sss23 step. After calculating the estimated downstream pressure at CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open, the process proceeds to the sss24 step.

ところで、sss6ステップで、到達したいずれかの気筒のIVCまたはIVOのうち早く到達したのはIVOであるか否かを判定し、IVCの方が早く到達したのでsss15ステップに進む場合は、先に到達したIVC(以後、IVC_Fと称す)での推定下流圧を算出するために、△CA1=IVC_F−(CA−△CA)とCA1=IVC_Fを実施して、sss16ステップに進む。
sss16ステップではsss23ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVC_Fでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出して、sss17ステップへ進む。
sss17ステップではIVC_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれかの気筒がIVOに到達するか否かの判定をsss6と同様にして実施する。
いずれかの気筒がIVOに到達する場合にはsss18ステップへ、いずれの気筒もIVCに到達しない場合にはsss22ステップへ進む。
By the way, in the sss6 step, it is determined whether the IVC or IVO of any of the cylinders that have arrived earlier is the IVO. If the IVC has reached earlier, the process proceeds to the sss15 step. In order to calculate the estimated downstream pressure at the reached IVC (hereinafter referred to as IVC_F), ΔCA1 = IVC_F− (CA−ΔCA) and CA1 = IVC_F are performed, and the process proceeds to sss16 step.
In the sss16 step, the estimated downstream pressure calculation described in the sss23 step is performed to calculate the estimated downstream pressure at IVC_F and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open, and the process proceeds to the sss17 step.
In step sss17, after reaching IVC_F, whether or not any of the cylinders reaches IVO is determined in the same manner as in sss6 until CA is reached.
If any of the cylinders reaches IVO, the process proceeds to step sss18, and if none of the cylinders reaches IVC, the process proceeds to step sss22.

sss18ステップへ進んだ場合、IVC_Fより後に到達したIVO(以後、IVO_Lと称す)での推定下流圧等を算出するために、△CA1=IVO_L−IVC_FとCA1=IVO_Lを実施して、sss19ステップに進む。
sss19ステップでは、sss23ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVO_Lでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出し、sss20ステップへ進む。
sss20ステップではsss9ステップで説明したIVO計算を実施して、IVO(ここではIVO_L)での「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と吸気弁が開き始める気筒の筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する。
その後、sss21ステップでCAでの推定下流圧等を算出するために、△CA1=CA−IVO_LとCA1=CAを実施してsss23ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後、sss24ステップに進む。
When proceeding to the sss18 step, ΔCA1 = IVO_L−IVC_F and CA1 = IVO_L are performed to calculate the estimated downstream pressure or the like in the IVO (hereinafter referred to as IVO_L) reached after the IVC_F, and the sss19 step is performed. move on.
In the sss19 step, the estimated downstream pressure calculation described in the sss23 step is performed to calculate the estimated downstream pressure at IVO_L and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open, and the process proceeds to the sss20 step.
In the sss20 step, the IVO calculation described in the sss9 step is performed, and “the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open” in IVO (here, IVO_L) and the cylinder cylinder in which the intake valve starts to open Estimate the pressure when the internal pressure is balanced.
Thereafter, in order to calculate the estimated downstream pressure and the like at CA in step sss21, ΔCA1 = CA−IVO_L and CA1 = CA are performed and the process proceeds to step sss23, and the estimated downstream pressure and intake valve at CA are opened. After calculating the estimated in-cylinder pressure of each cylinder, the process proceeds to the sss24 step.

また、IVC_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれの気筒もIVCに到達しない場合、つまり、sss17ステップからsss22ステップに進む場合は、sss22ステップでCAでの推定下流圧等を算出するために、△CA1=CA−IVC_FとCA1=CAを実施してsss23ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後sss24ステップに進む。
以上のsss1〜sss23ステップでリアルタイム推定制御により推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した。
In addition, when none of the cylinders reaches IVC until reaching CA after reaching IVC_F, that is, when proceeding from sss17 step to sss22 step, in order to calculate the estimated downstream pressure and the like at CA in sss22 step , ΔCA1 = CA−IVC_F and CA1 = CA are performed, and the process proceeds to the sss23 step. After calculating the estimated downstream pressure at CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open, the process proceeds to the sss24 step.
In the above sss1 to sss23 steps, the estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open are calculated by real-time estimation control.

sss24〜sss25ステップでは、予測推定制御の実施判定及び予測推定制御を実施する。
まず、sss24ステップでは、CAがいずれの気筒の所定時期Aではないか否かを判定する。なお、各気筒の所定時期Aはエンジン回転数と所定時期Aマップ(図32(b):エンジン回転数をパラメータとしたマップ)から算出される。
図32(b)から分かるとおり、各気筒の所定時期Aは、内燃機関回転数が増加するにつれて推定処理時間確保のため予測推定制御の開始が早まる方へ所定周期△CAずつシフトさせるようにしている。
In steps sss24 to sss25, the prediction estimation control execution determination and the prediction estimation control are performed.
First, in the sss24 step, it is determined whether or not CA is the predetermined timing A of any cylinder. The predetermined time A of each cylinder is calculated from the engine speed and a predetermined time A map (FIG. 32 (b): a map using the engine speed as a parameter).
As can be seen from FIG. 32 (b), the predetermined timing A of each cylinder is shifted by a predetermined period ΔCA toward the start of predictive estimation control earlier in order to secure the estimated processing time as the internal combustion engine speed increases. Yes.

sss24ステップにおいて、CAがいずれの気筒の所定時期Aではない場合はsss26ステップへ進み、CAがいずれかの気筒の所定時期Aの場合はsss25ステップへ進む。
sss24ステップからsss25ステップに進む場合は、sss25ステップで予測推定制御による燃料制御用吸入空気量算出を実施する。
これは図29〜図31に示されるように、sss44〜sss74ステップで構成される。まず、sss44〜sss46ステップで、予測推定制御の前準備をする。
sss47〜sss71ステップで、予測推定制御により(燃料制御用吸入空気量算出の対象気筒である)当該気筒のIVCでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力(=燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力)を算出する。
sss72ステップで、燃料制御用筒内圧力から燃料制御用吸入空気量を算出し、sss73、sss74ステップを経て、sss26ステップへ進む。
In the sss24 step, if CA is not the predetermined time A of any cylinder, the process proceeds to sss 26 step, and if CA is the predetermined time A of any cylinder, the process proceeds to sss25 step.
When the process proceeds from the sss24 step to the sss25 step, the fuel control intake air amount is calculated by predictive estimation control in the sss25 step.
This is composed of sss44 to sss74 steps as shown in FIGS. First, preparations for predictive estimation control are made in steps sss44 to sss46.
In steps sss47 to sss71, the predicted estimated downstream pressure at the IVC of the cylinder and the estimated estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open (which is the target cylinder for calculating the intake air amount for fuel control) by predicted estimation control ( = Downstream pressure for fuel control and in-cylinder pressure for fuel control).
In step sss72, the intake air amount for fuel control is calculated from the in-cylinder pressure for fuel control, and the process proceeds to step sss26 through steps sss73 and sss74.

まずsss44ステップで、CA’=CAを実施する。CA’は予測推定制御を実施する際に使用するクランク角である。そしてsss45ステップで、P2_A=P2_oldを、sss46ステップで、VA=Voldを実施して、現時点(=当該気筒の所定時期A)での「推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力」と「吸気弁が開いている各気筒(IVOに達した気筒を含む)の筒内容積の和」を保存した上で、sss47ステップに進む。 First, in step sss44, CA ′ = CA is performed. CA ′ is a crank angle used when performing predictive estimation control. Then, P 2_A = P 2_old is executed in the sss 45 step, and V A = V old is executed in the sss 46 step, and “Estimated downstream pressure and intake valve are open at the present time (= predetermined timing A of the cylinder)” The process proceeds to the sss47 step after storing the “estimated in-cylinder pressure of the cylinder” and “the sum of the in-cylinder volume of each cylinder (including the cylinder that has reached IVO) whose intake valve is open”.

sss47〜sss71ステップは、CA’が当該気筒のIVCに達するまでループする制御である。
まず、sss48ステップでCA’= CA’+△CAを実施してCA’を△CA分進める。
sss49〜sss70ステップは、フローチャートを見比べて分かるとおりCAがCA’となっていることを除いて基本的にsss4〜sss23ステップと同じである。
それぞれは下記のとおり対応するので詳しい説明は省略する。
「sss4、sss5、sss23ステップ(CA−△CAからCAまでの間にいずれの気筒のIVO及びIVCにも到達しない状態)」と「sss49、sss50、sss70ステップ」
「sss4、sss6〜sss10、sss14、sss23ステップ(CA−△CAからCAまでの間に、いずれかの気筒のIVOに到達する状態)」と「sss49、sss51〜sss55、sss60、sss70ステップ」
Steps sss47 to sss71 are controls that loop until CA ′ reaches the IVC of the cylinder.
First, in step sss48, CA ′ = CA ′ + ΔCA is executed and CA ′ is advanced by ΔCA.
The sss49 to sss 70 steps are basically the same as the sss 4 to sss 23 steps except that CA is CA ′ as can be seen by comparing the flowcharts.
Since each corresponds as follows, detailed description is abbreviate | omitted.
“Sss4, sss5, sss23 steps (the state where neither IVO nor IVC of any cylinder is reached between CA−ΔCA and CA)” and “sss49, sss50, sss70 steps”
“Sss4, sss6 to sss10, sss14, sss23 steps (a state in which the IVO of any cylinder is reached between CA-ΔCA and CA)” and “sss49, sss51 to sss55, sss60, sss70 steps”

なお、「sss4、sss6〜sss13、sss23ステップ(CA−△CAからCAまでの間に、まずいずれかの気筒のIVOに到達した後、いずれかの気筒のIVCに到達する状態)」に関しては、予測推定制御の目的が、当該気筒のIVCでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出することであるため、「sss4、sss6〜sss13、sss23ステップ」と「sss49、sss51〜sss57、sss59、sss70ステップ」が対応した上で、sss57ステップ(IVC_Lでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出)のあとにIVC_Lが当該気筒のIVCであるか否かの判定を実施する制御ロジック(sss58ステップ)を組み込んでいる。
sss58ステップでは、IVC_Lが当該気筒のIVCでないのならsss59ステップに進み、IVC_Lが当該気筒のIVCならばsss71ステップに進みループを出るようにしている。
Regarding “sss4, sss6 to sss13, and sss23 steps (a state in which the IVO of any cylinder is first reached after CA-ΔCA to CA, and then reaches the IVC of any cylinder)” The purpose of the predictive estimation control is to calculate the predicted estimated downstream pressure at IVC of the cylinder and the predicted estimated in-cylinder pressure of each cylinder where the intake valve is open, so “sss4, sss6 to sss13, sss23 steps” And “sss49, sss51 to sss57, sss59, sss70 steps” and after the sss57 step (calculate the estimated estimated downstream pressure at IVC_L and the estimated estimated in-cylinder pressure of each cylinder with the intake valve open) A control logic (sss 58 step) for determining whether IVC_L is the IVC of the cylinder is incorporated.
In the sss 58 step, if IVC_L is not the IVC of the cylinder, the process proceeds to the sss 59 step, and if IVC_L is the IVC of the cylinder, the process proceeds to the sss 71 step to exit the loop.

同様にして、「sss4、sss6、sss15〜sss21、sss23ステップ(CA−△CAからCAまでの間に、まずいずれかの気筒のIVCに到達した後、いずれかの気筒のIVOに到達する状態)」では「sss49、sss51、ss61、sss62、sss64〜sss68、sss70ステップ」が対応した上で、sss62ステップ(IVC_Fでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出)のあとにsss63ステップでsss58ステップと同じ制御を組み込む。
また「sss4、sss6、sss15〜sss17、sss22、sss23ステップ(CA−△CAからCAまでの間に、いずれかの気筒のIVCに到達する状態)」では「sss49、sss51、sss61、sss62、sss64、sss69、sss70ステップ」が対応した上で、sss62ステップ(IVC_Fでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出)のあとにsss63ステップでsss58ステップと同じ制御を組み込む。
Similarly, “sss4, sss6, sss15 to sss21, sss23 steps (in the state from CA-ΔCA to CA, after first reaching the IVC of any cylinder and then reaching the IVO of any cylinder) ”Corresponds to the“ sss49, sss51, ss61, sss62, sss64 to sss68, sss70 steps ”and the sss62 step (the predicted estimated downstream pressure in IVC_F and the predicted estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the intake valve is open). After the calculation, the same control as the sss 58 step is incorporated in the sss 63 step.
Further, in “sss4, sss6, sss15 to sss17, sss22, sss23 steps (a state in which the IVC of any cylinder is reached between CA−ΔCA and CA)”, “sss49, sss51, sss61, sss62, sss64, sss69, sss70 step "and sss62 step (calculate the predicted estimated downstream pressure at IVC_F and the predicted estimated in-cylinder pressure of each cylinder with the intake valve open) after sss63 step, the same control as the sss58 step Incorporate

当該気筒のIVCでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力(=燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力)を算出した後、sss72ステップへ進む。
sss72ステップでは燃料制御用筒内圧力と当該気筒のIVCでの筒内容積と吸入空気温度から気体の状態方程式を使って燃料制御用吸入空気量を算出する。
そして、算出した燃料制御用吸入空気量をエンジンコントロールユニット13へ送信した後、sss73ステップへ進む。
sss73ステップでは、P2_old=2_Aを実施、sss74ステップでは、Vold=Aを実施して次のトリガーを受け取った後に行うリアルタイム推定制御に備えて、sss26ステップに進む。
After calculating the predicted estimated downstream pressure at IVC of the cylinder and the predicted estimated in-cylinder pressure (= downstream pressure for fuel control and in-cylinder pressure for fuel control) of each cylinder in which the intake valve is open, the process proceeds to step sss72.
In the sss 72 step, the fuel control intake air amount is calculated from the fuel control cylinder pressure, the cylinder volume at the IVC of the cylinder and the intake air temperature using the gas state equation.
Then, after the calculated intake air amount for fuel control is transmitted to the engine control unit 13, the process proceeds to step sss73.
In sss73 step, implementing the P 2_old = P 2_A, in sss74 step, and carrying out the V old = V A provided in real time estimation control performed after receiving the next trigger, the process proceeds to sss26 step.

sss26ステップでは、CAが各気筒の所定時期Aの算出時期か否かを判定する。
所定時期Aの算出時期は、例えば第1気筒の吸気行程のTDC(トップ・デッド・クランク)など4ストロークサイクルに1回程度の頻度となるようしておく。
CAが所定時期Aの算出時期でなければ吸入空気量算出フロー3を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機し、CAが所定時期Aの算出時期であればsss27ステップへ進む。
sss27ステップでは、各気筒の所定時期Aをエンジン回転数と所定時期Aマップ(図32(b))から算出し、吸入空気量算出フロー3を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機する。
In the sss26 step, it is determined whether or not CA is a calculation time of a predetermined time A for each cylinder.
The calculation time of the predetermined time A is set to a frequency of about once every 4 stroke cycles such as TDC (top dead crank) of the intake stroke of the first cylinder.
If CA is not the predetermined time A calculation time, the intake air amount calculation flow 3 is terminated, and the process waits until the next trigger is received. If CA is the predetermined time A calculation time, the process proceeds to step sss27.
In the sss27 step, the predetermined time A of each cylinder is calculated from the engine speed and the predetermined time A map (FIG. 32 (b)), the intake air amount calculation flow 3 is terminated, and the process waits until the next trigger is received.

以上の処理をエンジンスタートからエンジンストップまでスロットルコントロールユニット12で実施することにより、集合部スロットルシステムである実施の形態3においても、実施の形態1、2と同様に、推定した当該気筒への燃料制御用吸入空気量を使用して高精度な燃料噴射制御を実施することができる。   By performing the above processing from the engine start to the engine stop by the throttle control unit 12, in the third embodiment which is a collective throttle system, as in the first and second embodiments, the estimated fuel to the cylinder is estimated. Highly accurate fuel injection control can be performed using the control intake air amount.

また、実施の形態3では、スロットル弁上流に大気圧センサと温度センサを設置して一定期間毎に大気圧と吸入空気温度を補正することにより、より高精度な燃料制御用吸入空気量の推定を実施することができる。   In the third embodiment, an atmospheric pressure sensor and a temperature sensor are installed upstream of the throttle valve, and the atmospheric pressure and the intake air temperature are corrected at regular intervals, thereby more accurately estimating the intake air amount for fuel control. Can be implemented.

なお、大気圧センサと温度センサによる大気圧と吸入空気温度補正は、スロットル弁上流での大気圧センサと温度センサを設置し、実施の形態3と同様の補正制御を組み込むことにより実施の形態1、2でも実施可能である。   The atmospheric pressure and intake air temperature correction by the atmospheric pressure sensor and the temperature sensor is performed by installing the atmospheric pressure sensor and the temperature sensor upstream of the throttle valve and incorporating the same correction control as in the third embodiment. 2 is also possible.

従来技術での4気筒エンジンにおける、燃料噴射を開始する時期と参照する吸入空気量の関係を示した各気筒の行程表である。4 is a stroke table of each cylinder showing a relationship between a timing of starting fuel injection and a reference intake air amount in a conventional four-cylinder engine. 従来技術での過渡時における「燃料量算出で使用する吸入空気量」と「実際の吸入空気量」の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between "the amount of intake air used by fuel amount calculation" and "actual amount of intake air" at the time of the transition in the prior art. 実際のスロットル下流圧力と推定下流圧と予測推定下流圧の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between actual throttle downstream pressure, estimated downstream pressure, and estimated estimated downstream pressure. この発明の実施の形態1による内燃機関用制御装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a control device for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における吸気弁閉モデルを表した図である。It is a figure showing the intake valve closing model in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸気弁開モデルを表した図である。It is a figure showing the intake valve opening model in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1のフローチャートである。It is a flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における吸入空気量推定フロー1の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1、2における吸気弁のバルブタイミングマップである。It is a valve timing map of an intake valve in Embodiments 1 and 2 of this invention. この発明の実施の形態1、2における面積項マップである。It is an area term map in Embodiment 1, 2 of this invention. この発明の実施の形態1、2における速度項マップである。It is a speed term map in Embodiment 1, 2 of this invention. この発明の実施の形態1、2における筒内容積マップである。It is a cylinder volume map in Embodiment 1, 2 of this invention. この発明の実施の形態1、2における所定時期Aマップである。It is the predetermined time A map in Embodiment 1, 2 of this invention. この発明の実施の形態2による内燃機関用制御装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the control apparatus for internal combustion engines by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における、吸入空気量推定フロー2のフローチャートである。It is a flowchart of the intake air amount estimation flow 2 in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による内燃機関用制御装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the control apparatus for internal combustion engines by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における集合部スロットルシステムモデルを表した図である。It is a figure showing the gathering part throttle system model in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における吸入空気量推定フロー3の部分フローチャートである。It is a partial flowchart of the intake air amount estimation flow 3 in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施形態3における、各気筒の吸気弁のバルブタイミングマップと各気筒の所定時期Aマップである。FIG. 6 is a valve timing map of an intake valve of each cylinder and a predetermined timing A map of each cylinder in Embodiment 3 of the present invention. この発明の実施の形態3における速度項マップである。It is a speed term map in Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:スロットル弁 2:燃料噴射弁 3:吸気弁 4:排気弁 5:クランク角センサ
6:スロットルアクチュエータ 7、12:スロットルコントロールユニット
8、13:エンジンコントロールユニット 9、14:スロットル下流部
10:シリンダ 11:圧力センサ 15:大気圧センサ 16:温度センサ
17:エアクリーナ−
1: Throttle valve 2: Fuel injection valve 3: Intake valve 4: Exhaust valve 5: Crank angle sensor 6: Throttle actuator 7, 12: Throttle control unit 8, 13: Engine control unit 9, 14: Throttle downstream part 10: Cylinder 11: Pressure sensor 15: Atmospheric pressure sensor 16: Temperature sensor 17: Air cleaner

Claims (11)

複数の気筒を有する内燃機関の各気筒の吸気弁に一端が導通し、他端が各気筒の集合部に導通する独立吸気管の各々に、当該気筒への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段を配設し、排気行程噴射を行うポート噴射式の内燃機関用制御装置において、
吸入空気量制御手段の上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、吸入空気量制御手段の上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデルの2つの吸入空気量推定モデルと、吸入空気量制御手段の流路面積を検出する流路面積検出手段と、吸入空気量制御手段の下流の圧力を検出する下流圧力検出手段と、内燃機関回転数検出手段を備え、前記2つの吸入空気量推定モデルと、吸入空気量制御手段の上流圧力と下流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積と、内燃機関回転数と、筒内容積と、吸入空気温度を用いて、今回噴射される燃料が当該気筒へ吸引されたあとに当該気筒の吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力及び筒内に吸引された吸入空気量を、今回の燃料噴射を開始する時期までに推定することを特徴とする内燃機関用制御装置
Intake air amount for controlling the intake air amount to each cylinder in each of the independent intake pipes, one end of which is connected to the intake valve of each cylinder of the internal combustion engine having a plurality of cylinders and the other end is connected to the collecting portion of each cylinder In a control device for an internal combustion engine of a port injection type that arranges a control means and performs exhaust stroke injection,
An intake valve closing model that models the intake passage from the upstream of the intake air amount control means to the intake valve, and an intake valve opening that models the intake passage from the upstream of the intake air amount control means to the cylinder in consideration of volume changes Two intake air quantity estimation models of the model, a flow path area detecting means for detecting a flow passage area of the intake air quantity control means, a downstream pressure detecting means for detecting a pressure downstream of the intake air quantity control means, and an internal combustion engine Provided with a rotational speed detection means, the two intake air quantity estimation models, the upstream pressure and the downstream pressure of the intake air quantity control means, the flow passage area of the intake air quantity control means, the internal combustion engine speed, and the cylinder volume Using the intake air temperature, the in-cylinder pressure and the intake air amount sucked into the cylinder at the time when the intake valve of the cylinder is completely closed after the fuel injected this time is sucked into the cylinder. Until the start of fuel injection An internal combustion engine control apparatus characterized by estimating
内燃機関の燃料噴射量を算出するため燃料噴射を開始する時期までに吸気弁が閉じきった時点の筒内に吸引された吸入空気量を推定する際に、推定される吸気弁が閉じきった時点の予測推定下流圧を吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力とし、前記吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力と筒内容積から、吸気弁が閉じきった時点の筒内に吸引された吸入空気量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用制御装置 When estimating the amount of intake air intake valve by the time of starting the fuel injection is sucked into the cylinder at the time of completely closed in order to calculate the fuel injection amount of the internal combustion engine, completely closing the intake valve is estimated The estimated estimated downstream pressure at that time is the in-cylinder pressure when the intake valve is fully closed, and the in-cylinder pressure and the in-cylinder volume when the intake valve is fully closed 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an intake air amount sucked is estimated. 前回の予測推定下流圧と、吸入空気量制御手段の上流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から推定される前回から所定周期後の予測推定下流圧であって、前回から所定周期後の予測推定下流圧の推定を繰り返すことによって、吸気弁が閉じきった時点の予測推定下流圧を推定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用制御装置   Predetermined estimated downstream pressure, upstream pressure of intake air amount control means, flow path area of intake air amount control means, in-cylinder volume, internal combustion engine speed, intake air temperature The estimated estimated downstream pressure at the time when the intake valve is fully closed is estimated by repeatedly estimating the estimated estimated downstream pressure after a predetermined period from the previous time. Control device for internal combustion engine 予測推定下流圧の推定を開始する時期は、燃料噴射を開始する時期より前の所定時期であり、前記所定時期は、内燃機関回転数が増加するほど燃料噴射を開始する時期に対して予測推定下流圧の推定を開始する時期が早まる方へシフトさせることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関用制御装置   The timing for starting the estimation of the estimated estimated downstream pressure is a predetermined timing before the timing for starting the fuel injection, and the predetermined timing is estimated with respect to the timing for starting the fuel injection as the engine speed increases. 4. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the timing for starting the estimation of the downstream pressure is shifted earlier. 下流圧力は、前回推定した下流圧力と、吸入空気量制御手段の上流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から推定することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の内燃機関用制御装置 The downstream pressure is estimated from the previously estimated downstream pressure, the upstream pressure of the intake air amount control means, the flow passage area of the intake air amount control means, the cylinder volume, the internal combustion engine speed, and the intake air temperature. A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4. 下流圧力の推定を、クランク角に従がって所定周期毎に実施することを特徴とする請求項に記載の内燃機関用制御装置 6. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 , wherein the downstream pressure is estimated at predetermined intervals according to a crank angle. 下流圧力を検出するセンサを具備し、下流圧力は前記センサの出力に基づくことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の内燃機関用制御装置 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a sensor for detecting a downstream pressure, wherein the downstream pressure is based on an output of the sensor. 吸入空気量制御手段は、スロットル弁であり、前記流路面積はスロットル開度に基づき設定されることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の内燃機関用制御装置 The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7 , wherein the intake air amount control means is a throttle valve, and the flow passage area is set based on a throttle opening. 内燃機関回転数検出手段は、クランク角を検出できるセンサであり、内燃機関回転数を検出するとともに、クランク角に基づき設定される筒内容積を検出することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の内燃機関用制御装置 The internal combustion engine speed detection means is a sensor capable of detecting a crank angle, and detects the internal combustion engine speed and a cylinder volume set based on the crank angle. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 8 大気圧力検出手段を具備した内燃機関であって、大気圧力検出手段から検出される圧力に基づいて、吸入空気量制御手段の上流圧力を補正することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の内燃機関用制御装置 An internal combustion engine provided with the atmospheric pressure detecting means, based on the pressure detected by the atmospheric pressure detecting means, according to claim 1 to claim 9, characterized in that to correct the upstream pressure of the intake air amount control means The control device for an internal combustion engine according to any one of 吸入空気温度検出手段を具備した内燃機関において、吸入空気温度検出手段から検出される吸入空気温度に基づいて、吸入空気温度を補正することを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。 In an internal combustion engine provided with the intake air temperature detecting means, based on the intake air temperature detected by the intake air temperature detecting means, to any of claims 1 to 10, characterized in that to correct the intake air temperature The control apparatus for internal combustion engines as described.
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