JP4244851B2 - Engine internal EGR amount estimation device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの内部EGR量推定装置に関し、詳細には、吸気弁開期間と排気弁開期間とがオーバーラップするエンジンの内部EGR量を推定する技術に関する。 The present invention relates to an engine internal EGR amount estimation device, and more particularly to a technique for estimating an internal EGR amount of an engine in which an intake valve opening period and an exhaust valve opening period overlap.
従来、エンジンでは、燃焼温度の上昇による窒素酸化物の発生を抑制するため、排気の一部を筒内に戻す排気還流(以下「EGR」という。)が行われている。
EGRには、排気管と吸気管との間に接続されたEGR管を介して行う外部EGRと、このEGR管を介さずに行う内部EGRとがある。これらのうち、外部EGRによる還流ガス量を推定する装置として、次のものが知られている(特許文献1)。吸気行程中の吸気管内圧力とエンジン回転数とを検出し、検出した吸気管内圧力及びエンジン回転数をもとに、筒内への吸入総ガス量を算出する一方、吸気通路に設置されたエアフローメータの出力に一次遅れ処理を施し、一サイクル当たりの吸入空気量を算出する。算出した総吸入ガス量から吸入空気量を減算し、還流ガス量を算出するものである。
The EGR includes an external EGR that is performed via an EGR pipe connected between an exhaust pipe and an intake pipe, and an internal EGR that is performed without passing through the EGR pipe. Among these, the following is known as an apparatus for estimating the amount of recirculated gas by external EGR (Patent Document 1). The intake pipe pressure and engine speed during the intake stroke are detected, and the total intake gas amount into the cylinder is calculated based on the detected intake pipe pressure and engine speed, while the air flow installed in the intake passage First-order lag processing is applied to the meter output, and the intake air amount per cycle is calculated. The amount of recirculation gas is calculated by subtracting the amount of intake air from the calculated total amount of intake gas.
更なる高出力化のため、所定の運転領域において、吸気弁開期間と排気弁開期間とをオーバーラップさせ、充填効率を増大させたエンジンが知られている。このエンジンでは、オーバーラップ期間に排気側から吸気側に吹き抜ける排気(以下「吹抜ガス」という。)を含め、内部EGRにより還流される排気の量(すなわち、内部EGR量)を正確に推定し、その結果を燃料噴射制御等のエンジン制御に反映させることが望まれる。ここで、上記の装置は、外部EGRによる還流ガス量の推定に適用されるものであるが、内部EGR量の推定に適用することは、実質的にはできない。上記の装置は、吸気管内圧力及びエンジン回転数に対する一義的な関係に着目して吸入総ガス量を算出するものであり、算出される吸入総ガス量に吹抜ガスの影響を反映させることができず、内部EGR量を正確に推定することができないからである。 In order to further increase the output, an engine in which the charging efficiency is increased by overlapping the intake valve opening period and the exhaust valve opening period in a predetermined operating region is known. In this engine, the amount of exhaust gas recirculated by the internal EGR (that is, the internal EGR amount) including the exhaust gas blown from the exhaust side to the intake side during the overlap period (hereinafter referred to as “blow-off gas”) is accurately estimated, It is desired to reflect the result in engine control such as fuel injection control. Here, the above-described apparatus is applied to the estimation of the recirculation gas amount by the external EGR, but cannot be applied to the estimation of the internal EGR amount substantially. The above device calculates the total intake gas amount by paying attention to the unambiguous relationship with the intake pipe pressure and the engine speed, and the influence of the blown-out gas can be reflected on the calculated total intake gas amount. This is because the internal EGR amount cannot be accurately estimated.
本発明は、吸気弁開期間と排気弁開期間とがオーバーラップするエンジンにおいて、吹抜ガスの影響を反映させて、内部EGR量を正確に推定することを目的とする。 An object of the present invention is to accurately estimate an internal EGR amount in an engine in which an intake valve opening period and an exhaust valve opening period overlap with each other, reflecting the influence of blowout gas.
本発明は、吸気弁開期間と排気弁開期間とがオーバーラップするエンジンに設けられ、一サイクル当たりの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、吸気行程中の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、少なくとも検出された吸入空気量及び筒内圧力をもとに、エンジンの内部EGR量を算出する内部EGR量算出手段と、吸気圧力の平均圧力を検出する吸気圧力検出手段と、基準温度下で設定された、吸気圧力に関するエンジン回転数毎の基本脈動補正値を有し、実際の運転条件に応じた同調回転数の変化量分、この基本脈動補正値をずらして、実際の脈動補正値を算出する脈動補正値算出手段と、を含んで構成され、前記筒内圧力検出手段は、検出された吸気圧力を算出された脈動補正値により補正して、筒内圧力を検出することを特徴とする。 The present invention is provided in an engine in which an intake valve opening period and an exhaust valve opening period overlap, and detects intake air amount detection means for detecting the intake air amount per cycle, and in-cylinder pressure during an intake stroke. In-cylinder pressure detection means, internal EGR amount calculation means for calculating the internal EGR amount of the engine based on at least the detected intake air amount and in-cylinder pressure, and intake pressure detection means for detecting the average pressure of the intake pressure And a basic pulsation correction value for each engine speed related to the intake pressure set under the reference temperature, and by shifting this basic pulsation correction value by the amount of change in the tuning rotational speed according to the actual operating conditions, Pulsation correction value calculation means for calculating an actual pulsation correction value, and the in-cylinder pressure detection means corrects the detected intake pressure with the calculated pulsation correction value to thereby reduce the in-cylinder pressure. To detect And features.
本発明によれば、筒内に吸入される空気の流量又は一サイクル当たりの吸入空気量を検出するとともに、吸気行程中の筒内圧力を検出し、検出した流量等及び筒内圧力をもとに、内部EGR量を算出することとしたので、排気の吹抜けが生じたうえでの筒内の状態に基づいて内部EGR量を算出することができ、吹抜ガスの影響を反映させて、内部EGR量を正確に推定することができる。 According to the present invention, the flow rate of air sucked into the cylinder or the amount of intake air per cycle is detected, the cylinder pressure during the intake stroke is detected, and the detected flow rate and the cylinder pressure are detected. In addition, since the internal EGR amount is calculated, the internal EGR amount can be calculated based on the state in the cylinder after the exhaust blow-off occurs, and the internal EGR amount is reflected to reflect the influence of the blown-out gas. The quantity can be estimated accurately.
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン1の構成を示している。
吸気通路11の導入部には、エアクリーナ12が取り付けられており、エアクリーナ12により吸入空気中の粉塵等が除去される。吸気通路11において、エアクリーナ12の下流には、電子制御式のスロットル弁13が設置されている。スロットル弁13の下流には、サージタンク14が取り付けられており、サージタンク14にブランチ15が取り付けられ、吸気マニホールドが構成されている。サージタンク14内の吸入空気は、ブランチ15及びシリンダヘッドに形成された吸気ポート16を介して筒内に流入する。各気筒の吸気ポート16には、燃料供給用のインジェクタ17が設置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of an
An
エンジン本体において、燃焼室18は、シリンダヘッド及びピストン19により挟まれた空間として形成される。燃焼室18は、気筒中心軸を基準とした一側で吸気ポート16と接続しており、吸気ポート16は、吸気弁20により開放及び遮断される。吸気弁20は、吸気カム21により駆動される。また、燃焼室18は、吸気ポート16とは反対の一側で排気ポート22と接続しており、排気ポート22は、排気弁23により開放及び遮断される。排気弁23は、排気カム24により駆動される。吸気カム21に対して吸気側可変動弁装置25が、排気カム24に対して排気側可変動弁装置26が設けられており、これらの可変動弁装置25,26により吸気カム21又は排気カム24の各カムシャフトに対する位相を変化させることで、吸気弁20又は排気弁23の作動特性を変化させ得るように構成されている。可変動弁装置25,26は、油圧型及びソレノイド型等のいかなる形態のものを採用してもよいが、本実施形態では、吸気弁20又は排気弁23の開閉時期(すなわち、バルブタイミング)を変化させることで、吸気弁開期間と排気弁開期間とのオーバーラップ期間(以下、単に「オーバーラップ期間」という。)を変化させ得るものを採用している。シリンダヘッドには、燃焼室18の上部略中央に臨ませて点火プラグ27が設置されている。
In the engine body, the
排気通路28には、排気マニホールドの直後に第1の触媒コンバータ29が介装されるとともに、その下流に第2の触媒コンバータ30が介装されている。排気ポート22に流出した排気は、これらの触媒コンバータ29,30及びマフラー31を通過して、大気中に放出される。
インジェクタ17、点火プラグ27及び各可変動弁装置25,26の動作は、エンジンコントロールユニットとしての電子制御ユニット(以下「ECU」という。)41により制御される。ECU41には、エアフローメータ51からの吸気流量検出信号、圧力センサ52からのマニホールド圧力検出信号、温度センサ53からの冷却水温度検出信号、クランク角センサ54からの単位クランク角及び基準クランク角検出信号(ECU41は、これをもとに、エンジン回転数NEを算出する。)、圧力センサ55からの排気圧力検出信号、温度センサ56からの排気温度検出信号、酸素センサ57からの空燃比検出信号、アクセルセンサ58からのアクセル開度検出信号、及びカム角センサ59,60からのカム角検出信号(これをもとに、カムとカムシャフトとの実際の位相差を検出可能である。)が入力される。ECU41は、入力した各信号をもとに、上記の各デバイスの制御量を設定する。なお、本実施形態では、吸気温度Tintを検出するための温度センサが、エアフローメータ51と一体に構成されている。
A first
The operations of the injector 17, the spark plug 27 and the variable valve gears 25 and 26 are controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 41 as an engine control unit. The
本実施形態では、ECU41がエンジン1の内部EGR量推定装置としての機能を備えている。
以下に、ECU41による内部EGR量MRESの推定について説明する。
本実施形態に係る内部EGRによる還流ガスには、オーバーラップ期間に排気側から吸気側に吹き抜ける排気(すなわち、吹抜ガス)と、排気弁閉時期EVCを過ぎても筒内に残る排気とが含まれる。
In the present embodiment, the
Hereinafter, estimation of the internal EGR amount MRES by the
The recirculation gas by the internal EGR according to the present embodiment includes exhaust that blows from the exhaust side to the intake side during the overlap period (that is, blow-out gas) and exhaust that remains in the cylinder even after the exhaust valve closing timing EVC. It is.
本実施形態では、吸気弁閉時期IVCにおける筒内の状態を推定し、これをもとに、内部EGR量MRESを算出する。
図2は、内部EGR量推定ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、基準クランク角信号に同期して、一サイクル毎に実行される。このルーチンでは、吸気弁閉時期IVCにおける筒内の状態をもとに、残ガス率Rrst、延いては内部EGR量MRESを算出する。
In this embodiment, the in-cylinder state at the intake valve closing timing IVC is estimated, and based on this, the internal EGR amount MRES is calculated.
FIG. 2 is a flowchart of an internal EGR amount estimation routine. This routine is executed every cycle in synchronization with the reference crank angle signal. In this routine, the residual gas ratio Rrst, and hence the internal EGR amount MRES, is calculated based on the in-cylinder state at the intake valve closing timing IVC.
S101では、基準クランク角信号及び単位クランク角信号をもとに、クランクシャフトの回転位置(以下「クランク角」という。)CAを算出する。基準クランク角信号は、クランクシャフトが一回転する間に、各気筒について1回ずつ出力され、対象気筒が所定の基準位置にあることを示す。他方、単位クランク角信号は、クランクシャフトが単位角度(たとえば、1°)だけ回転するたびに出力される。 In S101, the rotational position of the crankshaft (hereinafter referred to as “crank angle”) CA is calculated based on the reference crank angle signal and the unit crank angle signal. The reference crank angle signal is output once for each cylinder during one rotation of the crankshaft, indicating that the target cylinder is at a predetermined reference position. On the other hand, the unit crank angle signal is output every time the crankshaft rotates by a unit angle (for example, 1 °).
S102では、筒内圧力Pcylを読み込む。この筒内圧力Pcylは、吸気弁閉時期IVCにおける筒内圧力をいい、同時期におけるマニホールド圧力Pintにより近似する。このマニホールド圧力Pintは、圧力センサ52の出力に基づいて算出されるマニホールド圧力Pmani(吸気行程中の平均圧力として算出される。)に対し、脈動による圧力変動分DPpulを加算したものとして、後述する吸気圧力検出ルーチンにより検出される。
In S102, the cylinder pressure Pcyl is read. This in-cylinder pressure Pcyl refers to the in-cylinder pressure at the intake valve closing timing IVC, and is approximated by the manifold pressure Pint at the same time. This manifold pressure Pint will be described later, assuming that the pressure fluctuation due to pulsation DPpul is added to the manifold pressure Pmani (calculated as an average pressure during the intake stroke) calculated based on the output of the
S103では、筒内温度Tcylを読み込む。この筒内温度Tcylは、吸気弁閉時期IVCにおける筒内温度をいい、後述する筒内温度検出ルーチンにより検出される。
S104では、有効行程容積Vstrを算出する。対象気筒において、ピストン19が上死点にあるタイミングでのクランク角CAを0とすれば、有効行程容積Vstrは、次式により算出される。次式において、ボア断面積をAboreとし、有効行程長をLstreffとし、上死点及び下死点の間の全行程長をLstrとする。
In S103, the in-cylinder temperature Tcyl is read. This in-cylinder temperature Tcyl refers to the in-cylinder temperature at the intake valve closing timing IVC, and is detected by a later-described in-cylinder temperature detection routine.
In S104, an effective stroke volume Vstr is calculated. In the target cylinder, if the crank angle CA at the timing when the
Vstr=Abore×Lstreff ・・・(1.1)
Lstreff=(Lstr/2)×(1+|cosCA|) ・・・(1.2)
S105では、吸入空気量Qcylを読み込む。この吸入空気量Qcylは、対象気筒に対して一サイクル当たりに吸入される空気の量をいい、図示しない吸入空気量検出ルーチンにおいて、吸気流量Qairを吸気行程に亘り積算することにより算出される。
Vstr = Abore × Lstreff (1.1)
Lstreff = (Lstr / 2) × (1+ | cosCA |) (1.2)
In S105, the intake air amount Qcyl is read. This intake air amount Qcyl refers to the amount of air taken into the target cylinder per cycle, and is calculated by integrating the intake air flow rate Qair over the intake stroke in an intake air amount detection routine (not shown).
S106では、残ガス率Rrstを算出する。残ガス率Rrstは、以上のようにして読み込み又は算出した筒内圧力Pcyl、筒内温度Tcyl、有効行程容積Vstr及び吸入空気量Qcylをもとに、次式により算出される。
Rrst=1−(Qcyl×Tcyl)/(Vstr×Pcyl) ・・・(2)
S107では、内部EGR量MRESを算出する。内部EGR量MRESは、1から残ガス率Rrstを差し引いたものが、吸入総ガス量に対して吸入空気量Qcylが占める割合を与えるとして、次式により算出される。
In S106, a residual gas ratio Rrst is calculated. The residual gas ratio Rrst is calculated by the following equation based on the in-cylinder pressure Pcyl, the in-cylinder temperature Tcyl, the effective stroke volume Vstr, and the intake air amount Qcyl read or calculated as described above.
Rrst = 1− (Qcyl × Tcyl) / (Vstr × Pcyl) (2)
In S107, the internal EGR amount MRES is calculated. The internal EGR amount MRES is calculated according to the following equation, assuming that the value obtained by subtracting the residual gas rate Rrst from 1 gives the ratio of the intake air amount Qcyl to the total intake gas amount.
MRES=(Rrst/(1−Rrst))×Qcyl ・・・(3)
以上のようにして算出した内部EGR量MRESは、インジェクタ17による燃料噴射制御や、点火プラグ27による点火制御に反映させる。
図3は、吸気圧力検出ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、所定の時間毎に実行される。このルーチンでは、吸気弁閉時期IVCにおける筒内圧力Pcylを、同時期におけるマニホールド圧力Pintにより近似する。
MRES = (Rrst / (1-Rrst)) × Qcyl (3)
The internal EGR amount MRES calculated as described above is reflected in the fuel injection control by the injector 17 and the ignition control by the spark plug 27.
FIG. 3 is a flowchart of an intake pressure detection routine. This routine is executed every predetermined time. In this routine, the cylinder pressure Pcyl at the intake valve closing timing IVC is approximated by the manifold pressure Pint in the same period.
ECU41には、図4に示す同調次数テーブルと、図6に示す脈動圧力比テーブルとが記憶されている。ECU41は、実際の運転条件(ここでは、吸気温度Tint)に応じた同調回転数NEKの変化量DNEを算出し、算出した変化量DNE分、脈動圧力比RPpulをエンジン回転数NEに関してずらし、ずらした後の脈動圧力比テーブルを参照して、実際の脈動圧力比RPpulを算出する。算出した脈動圧力比RPpulを脈動補正値DPintに換算し、これを検出したマニホールド圧力Pmaniに加算して、吸気弁閉時期IVCにおけるマニホールド圧力(マニホールド圧力Pmaniに対し、脈動による圧力変動分が考慮される。)Pint、すなわち、筒内圧力Pcylを算出する。
The
ここで、上記の各テーブルについて付言する。
同調次数テーブルは、基準吸気温度(たとえば、Tint=25℃)での同調次数Mint0の理論式を、計算又は実験の結果により補正して設定する。図4に点線で示す直線L1は、基準吸気温度での理論上の同調次数Mint0の逆数を示しており、次式により表される。
Here, a supplementary explanation will be given for each of the above tables.
The tuning order table is set by correcting the theoretical expression of the tuning order Mint0 at the reference intake air temperature (for example, Tint = 25 ° C.) according to the result of calculation or experiment. A straight line L1 indicated by a dotted line in FIG. 4 indicates the reciprocal of the theoretical tuning order Mint0 at the reference intake air temperature, and is expressed by the following equation.
1/Mint0=(1/(120×Fint))×NE ・・・(4)
(4)式において、吸気通路内での気柱振動の基本周波数をFintとしており、この基本周波数Fintは、吸気通路の等価管長をLeとし、音速をSpsdとして、次式により算出される。なお、(6)式において、吸気通路の実管長をLintとし、開放端補正値をDLとしている。また、(7)式において、比熱比をκairとし、ガス定数をRairとしている。
1 / Mint0 = (1 / (120 × Fint)) × NE (4)
In the equation (4), the fundamental frequency of the air column vibration in the intake passage is Fint, and this fundamental frequency Fint is calculated by the following equation, where the equivalent pipe length of the intake passage is Le and the sound speed is Spsd. In Equation (6), the actual pipe length of the intake passage is Lint, and the open end correction value is DL. In the equation (7), the specific heat ratio is κair and the gas constant is Rair.
Fint=Spsd/(2×Le) ・・・(5)
Le=2(Lint+DL) ・・・(6)
Spsd=√{κair×Rair×Tint} ・・・(7)
マニホールド圧力Pmaniを検出して、エンジン回転数毎にプロットするとともに、得られた曲線C1(図5)から、同調次数Mint=Aに相当する点P1のエンジン回転数NEa1を読み取る。図4において、直線L1上の1/Mint0=1/Aに対応するエンジン回転数NEa0を読み取り、理論式(4)の傾きを次式により補正する(直線L2)。なお、点P1のエンジン回転数NEa1は、机上計算により得られるマニホールド圧力をもとに、特定することもできる。
Fint = Spsd / (2 × Le) (5)
Le = 2 (Lint + DL) (6)
Spsd = √ {κair × Rair × Tint} (7)
The manifold pressure Pmani is detected and plotted for each engine speed, and the engine speed NEa1 at the point P1 corresponding to the tuning order Mint = A is read from the obtained curve C1 (FIG. 5). In FIG. 4, the engine speed NEa0 corresponding to 1 / Mint0 = 1 / A on the straight line L1 is read, and the slope of the theoretical formula (4) is corrected by the following formula (straight line L2). Note that the engine speed NEa1 at the point P1 can also be specified based on the manifold pressure obtained by desktop calculation.
1/Mint=(1/(120×Fint))×(NEa0/NEa1)×NE ・・・(8)
このようにして得られた(8)式をテーブル化し、同調次数テーブルとしてECU41に記憶する。なお、同調次数Mintの特性は、テーブルに代え、関数として記憶してもよい。
1 / Mint = (1 / (120 × Fint)) × (NEa0 / NEa1) × NE (8)
The equation (8) thus obtained is tabulated and stored in the
他方、脈動圧力比テーブルは、次のようにして設定する。エンジン1が温度に関して平衡状態にあり、かつ吸気温度及び外気圧力が夫々基準吸気温度、大気圧であるとして、吸気弁閉時期IVCにおける、脈動分を考慮したマニホールド圧力Pinclを、机上計算によりエンジン回転数毎に把握する。得られたマニホールド圧力Pinclの、検出したマニホールド圧力Pmaniに対するずれ分を、脈動圧力比RPpulとしてテーブル化し、ECU41に記憶する。
On the other hand, the pulsation pressure ratio table is set as follows. Assuming that the
RPpul=(Pincl−Pmani)/Pmani ・・・(9)
S201では、吸気温度Tint、マニホールド圧力Pmani及びエンジン回転数NEを読み込む。
S202では、実際の運転条件での同調回転数NEKを算出する。読み込んだ吸気温度Tint(たとえば、70℃)での同調次数特性線(図4のL3)を、(5)〜(8)式により算出し、算出した特性線上の、1/Mint=1/Aに対応するエンジン回転数NEa2を、同調回転数NEKとして算出する。同調回転数NEKの算出に際して採用する同調次数Mintは、実用運転領域を考慮して選択する。
RPpul = (Pincl−Pmani) / Pmani (9)
In S201, the intake air temperature Tint, the manifold pressure Pmani, and the engine speed NE are read.
In S202, a tuning rotational speed NEK under actual operating conditions is calculated. A tuning order characteristic line (L3 in FIG. 4) at the read intake air temperature Tint (for example, 70 ° C.) is calculated by the equations (5) to (8), and 1 / Mint = 1 / A on the calculated characteristic line. The engine speed NEa2 corresponding to is calculated as the tuning speed NEK. The tuning order Mint employed when calculating the tuning rotational speed NEK is selected in consideration of the practical operation range.
S203では、同調回転数NEK(=NEa2)と、基準吸気温度下で同調次数MintをAとするエンジン回転数NEa1との差DNEを算出し、脈動圧力比テーブル(図6)を、算出した差DNEだけずらす。
S204では、ずらした後の脈動圧力比テーブル(以下「補正脈動圧力比テーブル」という。)を用い、脈動補正値DPintを算出する。脈動補正値DPintは、補正脈動圧力比テーブルから現在のエンジン回転数NEに対応する脈動圧力比RPpulを読み出し、読み出した脈動圧力比RPpulにマニホールド圧力Pmaniを乗算することにより算出する。
In S203, a difference DNE between the engine speed NEa1 (FIG. 6) is calculated by calculating a difference DNE between the engine speed NEK1 (= NEa2) and the engine speed NEa1 with the tuning order Mint being A at the reference intake air temperature. Shift by DNE.
In S204, the pulsation correction value DPint is calculated using the shifted pulsation pressure ratio table (hereinafter referred to as “correction pulsation pressure ratio table”). The pulsation correction value DPint is calculated by reading the pulsation pressure ratio RPpul corresponding to the current engine speed NE from the correction pulsation pressure ratio table, and multiplying the read pulsation pressure ratio RPpul by the manifold pressure Pmani.
DPint=RPpul×Pmani ・・・(10)
S205では、算出した脈動補正値DPintにマニホールド圧力Pmaniを加算して、吸気圧力Pintを算出する。
Pint(=Pcyl)=Pmani+DPint ・・・(11)
図7は、筒内温度検出ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、所定の時間毎に実行される。このルーチンでは、吸気弁閉時期IVCにおける筒内温度Tcylを、排気弁閉時期EVCにおける排気温度Texhにより近似する。
DPint = RPpul × Pmani (10)
In S205, the intake air pressure Pint is calculated by adding the manifold pressure Pmani to the calculated pulsation correction value DPint.
Pint (= Pcyl) = Pmani + DPint (11)
FIG. 7 is a flowchart of the in-cylinder temperature detection routine. This routine is executed every predetermined time. In this routine, the in-cylinder temperature Tcyl at the intake valve closing timing IVC is approximated by the exhaust temperature Texh at the exhaust valve closing timing EVC.
S301では、クランク角CA及び排気温度Texhを読み込む。
S302では、読み込んだクランク角CAをもとに、排気弁閉時期EVCにあるか否かを判定する。排気弁閉時期EVCにあるときは、S303へ進み、ないときは、このルーチンをリターンする。
S303では、排気弁閉時期EVCにおける排気温度Texhを、吸気弁閉時期IVCにおける筒内温度Tcylとして保持する。
In S301, the crank angle CA and the exhaust temperature Texh are read.
In S302, based on the read crank angle CA, it is determined whether or not the exhaust valve closing timing EVC is reached. When the exhaust valve closing timing EVC is reached, the routine proceeds to S303, and when not, this routine is returned.
In S303, the exhaust temperature Texh at the exhaust valve closing timing EVC is held as the in-cylinder temperature Tcyl at the intake valve closing timing IVC.
本実施形態に関し、図2に示すフローチャートのS105が吸入空気量検出手段を、同フローチャートのS102(図3に示すフローチャート全体)が筒内圧力検出手段(図3に示すフローチャートのS201が吸気圧力検出手段を構成し、同フローチャートのS202〜204が脈動補正値算出手段を構成する。)を、図2に示すフローチャートのS106,107が内部EGR量算出手段を、同フローチャートのS103(図7に示すフローチャート全体)が筒内温度検出手段(図7に示すフローチャートのS301が排気温度検出手段を構成する。)を、図2に示すフローチャートのS104が行程容積検出手段を構成する。 In this embodiment, S105 in the flowchart shown in FIG. 2 is the intake air amount detection means, S102 in the flowchart (entire flowchart shown in FIG. 3) is the in-cylinder pressure detection means (S201 in the flowchart shown in FIG. 3 is the intake pressure detection). 2, S202 to 204 in the flowchart constitute pulsation correction value calculation means. S106 and 107 in the flowchart shown in FIG. 2 represent internal EGR amount calculation means, and S103 in the flowchart (shown in FIG. 7). The entire flow chart) is the in-cylinder temperature detection means (S301 in the flow chart shown in FIG. 7 constitutes the exhaust gas temperature detection means), and S104 in the flow chart shown in FIG. 2 is the stroke volume detection means.
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第1に、一サイクル当たりの吸入空気量Qairを検出するとともに、吸気弁閉時期IVCにおける筒内圧力Pcylを検出し、検出した吸入空気量Qair等をもとに、内部EGR量を算出することとしたので、排気の吹抜けが生じたうえでの筒内の状態に基づいて内部EGR量を算出することができ、吹抜ガスの影響を反映させて、内部EGR量を正確に推定することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
First, the intake air amount Qair per cycle is detected, the in-cylinder pressure Pcyl at the intake valve closing timing IVC is detected, and the internal EGR amount is calculated based on the detected intake air amount Qair and the like. Therefore, the internal EGR amount can be calculated based on the in-cylinder state after the exhaust blowout occurs, and the internal EGR amount can be accurately estimated by reflecting the influence of the blown-out gas. .
第2に、筒内圧力Pcylを吸気弁閉時期IVCにおける吸気圧力Pintにより近似することとしたので、筒内圧力Pcylの検出が容易となる。
第3に、筒内圧力Pcylの検出に際し、基準吸気温度での脈動圧力比テーブルを設定し、実際の運転時における吸気温度Tintに応じてこのテーブルをずらすとともに、ずらした後のテーブルを参照して、脈動補正値DPintを算出することとしたので、脈動圧力比テーブルを異なる温度毎に作成する必要がなく、制御上の適合工数を削減することができる。
Second, since the in-cylinder pressure Pcyl is approximated by the intake pressure Pint at the intake valve closing timing IVC, the in-cylinder pressure Pcyl can be easily detected.
Third, when detecting the in-cylinder pressure Pcyl, a pulsation pressure ratio table at the reference intake air temperature is set, and this table is shifted according to the intake air temperature Tint during actual operation, and the table after the shift is referred to. Thus, since the pulsation correction value DPint is calculated, it is not necessary to create a pulsation pressure ratio table for each different temperature, and the number of man-hours for control can be reduced.
第4に、吸気弁閉時期IVCにおける筒内温度Tcyl及びピストン19の有効行程容積Vstrを検出し、検出した筒内温度Tcyl等をも考慮して、内部EGR量を算出することとしたので、内部EGR量をより正確に推定することができる。特に、有効行程容積Vstrを考慮することで、吸気側可変動弁装置25により吸気弁閉時期IVCが変化し、実質的な行程容積が変化したときに、これに対応して、内部EGR量を正確に推定することができる。
Fourth, since the in-cylinder temperature Tcyl and the effective stroke volume Vstr of the
第5に、排気温度Texhを検出し、筒内温度Tcylを排気弁閉時期EVCにおける排気温度Texhにより近似することとしたので、筒内温度Tcylの検出が容易となる。
なお、以上では、筒内圧力Pcylの算出に用いられるマニホールド圧力Pmaniとして、吸気行程中の平均圧力を採用したが、これに限らず、圧力センサ52により吸気行程中の所定のタイミングで検出される瞬時圧力を代表圧力として採用し、筒内圧力Pcylを算出することとしてもよい。
Fifth, since the exhaust temperature Texh is detected and the in-cylinder temperature Tcyl is approximated by the exhaust temperature Texh at the exhaust valve closing timing EVC, the in-cylinder temperature Tcyl can be easily detected.
In the above description, the average pressure during the intake stroke is used as the manifold pressure Pmani used for calculating the in-cylinder pressure Pcyl. However, the present invention is not limited to this, and is detected by the
また、以上では、カムプロフィール自体は一定とし、バルブタイミングのみを変化させることによりオーバーラップ期間を変化させる場合を例に説明したが、これに限らず、カムプロフィールの変化を伴ってオーバーラップ期間を変化させることとしてもよい。
更に、脈動圧力比テーブル(図6)は、スロットル弁13の開度毎に作成し、設定するとよい。
In the above, the case where the cam profile itself is constant and the overlap period is changed by changing only the valve timing has been described as an example, but not limited to this, the overlap period is changed with the cam profile change. It may be changed.
Further, the pulsation pressure ratio table (FIG. 6) may be created and set for each opening degree of the throttle valve 13.
1…エンジン、11…吸気通路、12…エアクリーナ、13…スロットル弁、16…吸気ポート、17…インジェクタ、18…燃焼室、19…ピストン、20…吸気弁、21…吸気カム、22…排気ポート、23…排気弁、24…排気カム、25…吸気側可変動弁装置、26…排気側可変動弁装置、27…点火プラグ、28…排気通路、41…エンジンコントロールユニット、51…エアフローメータ、52…マニホールド圧力センサ、53…冷却水温度センサ、54…クランク角センサ、55…排気圧力センサ、56…排気温度センサ、57…酸素センサ、58…アクセルセンサ、59,60…カム角センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
一サイクル当たりの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
吸気行程中の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、
少なくとも検出された吸入空気量及び筒内圧力をもとに、エンジンの内部EGR量を算出する内部EGR量算出手段と、
吸気圧力の平均圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
基準温度下で設定された、吸気圧力に関するエンジン回転数毎の基本脈動補正値を有し、実際の運転条件に応じた同調回転数の変化量分、この基本脈動補正値をずらして、実際の脈動補正値を算出する脈動補正値算出手段と、を含んで構成され、
前記筒内圧力検出手段は、検出された吸気圧力を算出された脈動補正値により補正して、筒内圧力を検出することを特徴とするエンジンの内部EGR量推定装置。 Provided in the engine where the intake valve opening period and the exhaust valve opening period overlap,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount per cycle;
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure during the intake stroke;
An internal EGR amount calculating means for calculating an internal EGR amount of the engine based on at least the detected intake air amount and in-cylinder pressure ;
An intake pressure detection means for detecting an average pressure of the intake pressure;
There is a basic pulsation correction value for each engine speed related to the intake pressure set under the reference temperature, and this basic pulsation correction value is shifted by the amount of change in the tuning rotational speed according to the actual operating conditions. A pulsation correction value calculation means for calculating a pulsation correction value,
The in-cylinder pressure detecting means corrects the detected intake pressure with the calculated pulsation correction value to detect the in-cylinder pressure, and is an internal EGR amount estimation device for an engine.
内部EGR量算出手段は、検出された吸入空気量、筒内圧力及び筒内温度をもとに、内部EGR量を算出する請求項2に記載のエンジンの内部EGR量推定装置。3. The internal EGR amount estimating device for an engine according to claim 2, wherein the internal EGR amount calculating means calculates the internal EGR amount based on the detected intake air amount, in-cylinder pressure and in-cylinder temperature.
筒内温度検出手段は、検出された排気温度をもとに、筒内温度を推定して検出する請求項3に記載のエンジンの内部EGR量推定装置。The engine internal EGR amount estimation device according to claim 3, wherein the in-cylinder temperature detecting means estimates and detects the in-cylinder temperature based on the detected exhaust gas temperature.
内部EGR量算出手段は、検出された吸入空気量、筒内圧力、筒内温度及び行程容積をもとに、内部EGR量を算出する請求項3〜5のいずれかに記載のエンジンの内部EGR量推定装置。The internal EGR amount calculating means calculates the internal EGR amount based on the detected intake air amount, in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, and stroke volume. Quantity estimation device.
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