JP4525266B2 - Engine control device - Google Patents
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Description
この発明はエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device.
吸入空気量を、その吸入空気量を得たときの回転速度における最大吸入空気量で除算した値である体積流量比と、スロットル弁開口面積を排気量とエンジン回転速度で除算した値との関係がエンジン回転速度によらずほぼ同一の特性を示すことに着目し、この関係を用いて目標吸入空気量や目標スロットル弁開口面積を求めるものがある(特許文献1参照)。
ところで、同一行程容積及び同一回転速度で最大出力は吸入空気の重量に直接影響されるので、総行程容積を基準にして1サイクルごとにシリンダに流入する空気量の大小を表現する方法に2つあり、その一つが体積効率で、他の表現が充填効率である。そのうちで体積効率はエンジンが運転されている周囲の大気状態を基準にとりエンジンの優劣を表すもので、後述する(補1−1)式で一般的に定義されている。 By the way, since the maximum output at the same stroke volume and the same rotational speed is directly affected by the weight of the intake air, there are two methods for expressing the magnitude of the amount of air flowing into the cylinder every cycle on the basis of the total stroke volume. One is volumetric efficiency and the other is filling efficiency. Among them, volumetric efficiency represents the superiority or inferiority of the engine based on the ambient atmospheric conditions where the engine is operated, and is generally defined by the formula (Supplement 1-1) described later.
この体積効率と、吸気弁が開いたときに燃焼室へと流入する吸気の流速(以下単に「流速」ということがある。)との関係を、エンジン機種に関係なく記述することができれば、エンジン機種毎に適合する必要がなくなるので、エンジン設計の開発期間を短縮することに大いに資する。 If the relationship between the volumetric efficiency and the flow rate of the intake air that flows into the combustion chamber when the intake valve is opened (hereinafter sometimes simply referred to as “flow velocity”) can be described regardless of the engine model, Since it is not necessary to adapt to each model, it greatly contributes to shortening the development period of engine design.
しかしながら、この課題は現在のところ解決されていない。 However, this problem has not been solved at present.
このため、本発明者が種々の実験を行った結果、体積効率と流速の関係を表す新たな吸気モデルを創出することに成功した。すなわち、本発明は、エンジンの吸気モデルとして汎用性に優れているエンジンの制御装置を提供することを目的としている。 For this reason, as a result of various experiments conducted by the inventor, the inventors succeeded in creating a new intake model that represents the relationship between volumetric efficiency and flow velocity. That is, an object of the present invention is to provide an engine control device that is excellent in versatility as an engine intake model.
本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)とし、このスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)をスロットル弁開口面積(Atvo)で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて、体積効率を前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)で除算した値相当の正規化体積効率、前記スロットル弁下流の吸気圧力(P2)とスロットル弁上流の吸気圧力(P1)の比であるスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)、前記スロットル弁下流の吸気密度(ρ2)とスロットル弁上流の吸気密度(ρ1)の比であるスロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)のいずれか一つを算出し、この算出した正規化体積効率、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)、スロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)のいずれか一つに基づいて体積効率を算出するするように構成する。
The present invention provides a control apparatus for an engine having a throttle valve in an intake passage and having a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber.
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. The volumetric efficiency (ηvwot) , based on the value obtained by dividing the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area (Atvo) , or the virtual Mach number that is a value obtained by dividing the virtual flow rate by the sound velocity To calculate
The calculated virtual velocity or based on the number of virtual Mach, normalized volumetric efficiency value corresponds obtained by dividing the body volume efficiency by the throttle valve fully open when the volumetric efficiency (ηvwot), the throttle valve downstream of the intake pressure and (P2) Throttle the ratio throttle valve upstream intake air pressure ratio is a valve upstream of the intake pressure (P1) (P2 / P1) , a throttle valve wherein the ratio of the throttle valve downstream of the intake air density ([rho] 2) and the throttle valve upstream of the intake air density (.rho.1) Any one of the front and rear intake density ratio (ρ2 / ρ1) is calculated, and the calculated normalized volume efficiency, the throttle valve front and rear intake pressure ratio (P2 / P1), and the throttle valve front and rear intake density ratio (ρ2 / ρ1) are calculated. The volumetric efficiency is calculated based on any one of them.
また、本発明は、吸気通路にスロート部スロットル弁を設けると共に、このスロート部スロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、充填効率を検出し、この充填効率検出値ηcrealと前記充填効率推定値ηcestの比または差を算出し、この比または差に基づいてEGR装置に閉故障があるか否かを判定するように構成する。 The present invention also provided with a throat portion throttle valve in the intake passage, the engine control apparatus having a function as a pump to suck air in the throat portion downstream of the throttle valve to the combustion chamber, one cycle when the throttle valve fully opened The value obtained by dividing the amount of cylinder fresh air intake per cylinder when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is the volume efficiency when the throttle valve is fully opened. virtual velocity on the basis of the fully open time volumetric efficiency divided by the throttle valve opening area, or the virtual velocity to calculate the number of virtual Mach is divided by the sound velocity, the calculated virtual velocity or based on the number of virtual Mach calculating a normalized volumetric efficiency, multiplication of the normalized volumetric efficiency in the throttle valve fully open when the volumetric efficiency (ηvwot) The volumetric efficiency ηv is calculated, the filling efficiency estimated value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, the filling efficiency is detected, and the ratio or difference between the filling efficiency detected value ηcreal and the filling efficiency estimated value ηcest is calculated. Then, it is configured to determine whether or not there is a closed failure in the EGR device based on this ratio or difference.
また、本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、充填効率を検出し、この充填効率検出値ηcrealと前記充填効率推定値ηcestの比または差を算出し、この比または差に基づいてEGR装置に開故障があるか否かを判定するように構成する。 Further, the present invention provides a cylinder intake per cycle when the throttle valve is fully opened in an engine control device having a throttle valve in the intake passage and a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into the combustion chamber. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is defined as the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open. Based on the value divided by the throttle valve opening area, the virtual flow velocity , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, is calculated, and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. The charging efficiency estimated value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, the charging efficiency is detected, the ratio or difference between the charging efficiency detected value ηcreal and the charging efficiency estimated value ηcest is calculated, and the ratio or difference is calculated. Based on this, it is configured to determine whether or not there is an open failure in the EGR device.
また、本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvと前記仮想流速を乗算して流速を算出するように構成する。 Further, the present invention provides a cylinder intake per cycle when the throttle valve is fully opened in an engine control device having a throttle valve in the intake passage and a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into the combustion chamber. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is defined as the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open. Based on the value divided by the throttle valve opening area, the virtual flow velocity , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, is calculated, and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. The flow rate is calculated by multiplying the volume efficiency ηv and the virtual flow rate.
また、本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、この充填効率推定値ηcestに基づいて燃料供給量を算出し、この燃料供給量をエンジンに供給するように構成する。 Further, the present invention provides a cylinder intake per cycle when the throttle valve is fully opened in an engine control device having a throttle valve in the intake passage and a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into the combustion chamber. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is defined as the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open. Based on the value divided by the throttle valve opening area, the virtual flow velocity , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, is calculated, and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. The estimated charging efficiency value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, the fuel supply amount is calculated based on the estimated charging efficiency value ηcest, and the fuel supply amount is supplied to the engine.
また、本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、充填効率を検出し、この充填効率検出値ηcrealと前記充填効率推定値ηcestに基づいて充填効率検出手段の出力に異常があるか否かを判定するように構成する。 Further, the present invention provides a cylinder intake per cycle when the throttle valve is fully opened in an engine control device having a throttle valve in the intake passage and a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into the combustion chamber. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is defined as the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open. Based on the value divided by the throttle valve opening area, the virtual flow velocity , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, is calculated, and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. The filling efficiency estimated value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, the filling efficiency is detected, and the output of the filling efficiency detecting means is abnormal based on the filling efficiency detected value ηcreal and the filling efficiency estimated value ηcest. It is configured to determine whether or not.
また、本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、実体積効率ηvrealを検出し、この実体積効率ηvrealと前記算出された体積効率ηvに基づいて実体積効率検出手段の出力に異常があるか否かを判定するように構成する。 Further, the present invention provides a cylinder intake per cycle when the throttle valve is fully opened in an engine control device having a throttle valve in the intake passage and a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into the combustion chamber. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is defined as the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open. Based on the value divided by the throttle valve opening area, the virtual flow velocity , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, is calculated, and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. The actual volume efficiency ηvreal is detected, and based on the actual volume efficiency ηvreal and the calculated volume efficiency ηv, it is determined whether there is an abnormality in the output of the actual volume efficiency detection means.
また、本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、充填効率を検出し、吸気脈動が生じる可能性のある領域で前記実充填効率検出値と前記充填効率推定値の差または比が所定値を超えた時間または回数を計測し、この計測値が判定値を超えたか否かにより充填効率検出手段の出力に吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるか否かを判定し、アクセル操作量とエンジン回転速度に応じて目標スロットル弁開度を算出し、前記判定結果より吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるとき吸気脈動が生じないように前記目標スロットル弁開度を所定値までに制限し、この所定値までに制限された目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を制御するように構成する。 Further, the present invention provides a cylinder intake per cycle when the throttle valve is fully opened in an engine control device having a throttle valve in the intake passage and a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into the combustion chamber. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is defined as the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open. Based on the value divided by the throttle valve opening area, the virtual flow velocity , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, is calculated, and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. And calculating a charging efficiency estimated value ηcest based on the volumetric efficiency ηv, detecting the charging efficiency, and a difference or ratio between the actual charging efficiency detection value and the charging efficiency estimated value in a region where intake pulsation may occur. Measuring the time or number of times that exceeded a predetermined value, and determining whether or not there is an abnormality with a large positive error associated with intake pulsation in the output of the charging efficiency detection means depending on whether or not this measured value exceeds a determination value, The target throttle valve opening is calculated according to the accelerator operation amount and the engine speed, and the target throttle valve opening is determined so that the intake pulsation does not occur when there is an abnormality with a large plus error associated with the intake pulsation based on the determination result. The throttle valve is limited to a value, and the throttle valve is controlled so as to obtain a target throttle valve opening degree limited to the predetermined value.
また、本発明は、吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、実体積効率ηvrealを検出し、吸気脈動が生じる可能性のある領域で前記実体積効率と前記算出された体積効率の差または比が所定値を超えた時間または回数を計測し、この計測値が判定値を超えたか否かにより前記実体積効率検出手段の出力に吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるか否かを判定し、アクセル操作量とエンジン回転速度に応じて目標スロットル弁開度を算出し、前記判定結果より吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるとき吸気脈動が生じないように前記目標スロットル弁開度を所定値までに制限し、この所定値までに制限された目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を制御するように構成する。 Further, the present invention provides a cylinder intake per cycle when the throttle valve is fully opened in an engine control device having a throttle valve in the intake passage and a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into the combustion chamber. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is defined as the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open. Based on the value divided by the throttle valve opening area, the virtual flow velocity , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, is calculated, and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. The actual volumetric efficiency ηvreal is detected, and the time or number of times when the difference or ratio between the actual volumetric efficiency and the calculated volumetric efficiency exceeds a predetermined value in a region where intake pulsation may occur is measured. It is determined whether the output of the actual volumetric efficiency detecting means has a large plus error due to intake pulsation depending on whether the value exceeds a determination value, and the target throttle valve is determined according to the accelerator operation amount and the engine speed. The opening is calculated, and the target throttle valve opening is limited to a predetermined value so that the intake pulsation does not occur when there is an abnormality with a large positive error due to the intake pulsation from the determination result. The throttle valve is controlled so that the target throttle valve opening can be obtained.
本発明によれば、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)とし、このスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)をスロットル弁開口面積(Atvo)で除算した値に基づいて仮想流速u’、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて、正規化体積効率、スロート部前後圧力比(P2/P1)、スロート部前後密度比(ρ2/ρ1)のいずれか一つを算出し、この算出した正規化体積効率、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)、スロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)のいずれか一つに基づいて体積効率を算出している。 According to the present invention, the amount of cylinder intake fresh air per cycle when the throttle valve is fully open is divided by the amount of gas when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully open. value and throttle valve fully open when the volumetric efficiency (ηvwot) and the throttle valve fully open when the volumetric efficiency (ηvwot) a throttle valve opening area (Atvo) virtual velocity u based on the values divided by ', or the virtual velocity at the speed of sound A virtual Mach number M ′ that is a divided value is calculated. Based on the calculated virtual flow velocity u ′ or virtual Mach number M ′, normalized volume efficiency, pressure ratio before and after the throat part (P2 / P1), and before and after the throat part Any one of the density ratios (ρ2 / ρ1) is calculated, and the calculated normalized volumetric efficiency, the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1), and the throttle valve front-rear intake density The volumetric efficiency is calculated based on any one of the ratios (ρ2 / ρ1) .
この場合に、仮想流速u’や仮想マッハ数M’と正規化体積効率の関係は、図5(a)、図5(b)または図6(a)、図6(b)に示したように、一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示すことを本発明者が実験によって確認している。一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示す、という意味は、図5(a)、図5(b)または図6(a)、図6(b)に示す特性をエンジン機種に関係なく共通に用いることができるという意味であり、これによって、エンジンの汎用性ある吸気モデルを新たに構築することができた。このため、この汎用性のある吸気モデルを用いることで、エンジン開発期間を大幅に短縮することができる。 In this case, the relationship between the virtual flow velocity u ′ and the virtual Mach number M ′ and the normalized volume efficiency is as shown in FIG. 5 (a), FIG. 5 (b), FIG. 6 (a), and FIG. 6 (b). In addition, the present inventors have confirmed through experiments that any type of general engine shows a high correlation. Meaning that any general engine shows a high correlation means that the characteristics shown in FIG. 5 (a), FIG. 5 (b) or FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) are related to the engine model. This means that the engine can be used in common, and thus a versatile intake model for the engine could be constructed. For this reason, the engine development period can be significantly shortened by using this versatile intake model.
この場合に、目標正規化体積効率と目標仮想流速tu’や目標仮想マッハ数tM’との関係は、「目標」がついても同じであり、図5(a)、図5(b)または図6(a)、図6(b)に示したように一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示すことを本発明者が実験によって確認している。すなわち、本発明によっても、エンジンの汎用性ある吸気モデルを新たに構築できているのであり、この汎用性のある吸気モデルを用いることで、エンジン開発期間を大幅に短縮することができる。 In this case, the relationship between the target normalized volumetric efficiency, the target virtual flow velocity tu ′ and the target virtual Mach number tM ′ is the same even if “target” is attached, and FIG. 5 (a), FIG. 5 (b) or FIG. As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the present inventor has confirmed through experiments that any type of general engine shows a high correlation. That is, according to the present invention, a general-purpose intake model of the engine can be newly constructed. By using this general-purpose intake model, the engine development period can be greatly shortened.
また、本発明によれば、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、実際の充填効率ηcrealを検出し、この実際の充填効率ηcrealと充填効率推定値ηcestの比であるずれ率tmpを算出し、このずれ率tmpに基づいてEGR装置に閉故障があるか否かを判定するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにEGR通路に流量センサを設けてEGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(EGRガスが流れていなればEGR装置としてのEGR弁に閉故障がある)を診断したり、EGR弁の下流に温度センサを設けてEGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(このEGR弁下流の温度が吸気温度にほぼ等しければEGR弁に閉故障がある)を診断したりすることなく、EGR弁に閉故障が生じているか否かを診断(検出)することができ、これによりEGRガス流量やEGRガス温度などを検出するセンサを使用しなくとも済むこととなりコスト的に優れる。 Further, according to the present invention, the amount of cylinder intake fresh air per cycle when the throttle valve is fully opened is the amount of gas when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened. The divided value is the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open , and the virtual flow rate based on the value obtained by dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing this virtual flow rate by the speed of sound. And the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, and the volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened (ηvwot). An estimated filling efficiency value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, an actual filling efficiency ηcreal is detected, and the actual filling efficiency ηcreal and the estimated filling efficiency value ηcest And calculating whether or not there is a closed failure in the EGR device based on the deviation rate tmp, so that a versatile intake model for the engine can be newly constructed. Furthermore, a flow sensor is provided in the EGR passage to diagnose whether EGR gas is actually flowing in the EGR region (if EGR gas is not flowing, there is a closed failure in the EGR valve as the EGR device) Without diagnosing whether or not EGR gas is actually flowing in the EGR region by providing a temperature sensor downstream (if the temperature downstream of this EGR valve is substantially equal to the intake air temperature, the EGR valve has a closed failure) It is possible to diagnose (detect) whether or not the EGR valve has a closed failure, which eliminates the need to use a sensor for detecting the EGR gas flow rate or EGR gas temperature. Excellent in manner.
また、本発明によれば、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率に基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、実際の充填効率ηcrealを検出し、この実際の充填効率ηcrealと充填効率推定値ηcestの比であるずれ率tmpを算出し、このずれ率に基づいてEGR装置に開故障があるか否かを判定するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにEGR通路に流量センサを設けて非EGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(EGRガスが流れていればEGR装置としてのEGR弁に開故障がある)を診断したり、EGR弁の下流に温度センサを設けて非EGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(このEGR弁下流の温度が吸気温度より高ければEGR弁に開故障がある)を診断したりすることなく、EGR弁に開故障が生じているか否かを診断(検出)することができ、これによりEGRガス流量やEGRガス温度などを検出するセンサを使用しなくとも済むのこととなりコスト的に優れる。 Further, according to the present invention, the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened is the gas substance quantity when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened. the division value as the throttle valve fully open when the volumetric efficiency, a virtual velocity on the basis of a value obtained by dividing the throttle valve fully open when the volumetric efficiency in the throttle valve opening area, or the number of virtual Mach is a value obtained by dividing the virtual velocity at the speed of sound And the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, and the volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened (ηvwot). An estimated filling efficiency η cest is calculated based on the volumetric efficiency, an actual filling efficiency η creal is detected, and the actual filling efficiency η creal and the estimated filling efficiency η cest are calculated. Is calculated, and it is determined whether or not there is an open failure in the EGR device based on this deviation rate, so that a general-purpose intake model for the engine can be newly constructed, and further the EGR passage A flow sensor is provided to diagnose whether EGR gas is actually flowing in the non-EGR region (if EGR gas is flowing, there is an open failure in the EGR valve as the EGR device) or downstream of the EGR valve An EGR valve is provided without diagnosing whether or not EGR gas is actually flowing in the non-EGR region by providing a temperature sensor (if the temperature downstream of the EGR valve is higher than the intake air temperature, the EGR valve has an open failure). This makes it possible to diagnose (detect) whether or not an open failure has occurred, thereby eliminating the need to use a sensor for detecting the EGR gas flow rate, EGR gas temperature, etc. The
また、本発明によれば、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速u’、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに仮想流速u’を乗算して、またはこの体積効率ηvに仮想マッハ数M’と音速cを乗算して流速uを算出するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにバタフライ型スロットル弁が全開に近い領域においてもバタフライ型スロットル弁部を流れる吸気の流速を精度良く算出することができる。 Further, according to the present invention, the amount of cylinder intake fresh air per cycle when the throttle valve is fully opened is the amount of gas when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened. The divided value is the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened , and the virtual flow velocity u ′ based on the value obtained by dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area , or a virtual Mach that is a value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity Calculate the number M ′, calculate the normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′, and multiply the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened. Since the volumetric efficiency ηv is calculated and the volumetric efficiency ηv is multiplied by the virtual flow velocity u ′, or the volumetric efficiency ηv is multiplied by the virtual Mach number M ′ and the sound velocity c, the flow velocity u is calculated. On versatility is intake model engine is new can be constructed, it is possible to further calculate also accurately the flow rate of intake air flowing through the butterfly type throttle valve unit in the region close to the butterfly type throttle valve is fully opened.
また、本発明によれば、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、この充填効率推定値ηcestに基づいて燃料供給量を算出するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにL−ジェトロニック方式の燃料噴射装置に必要となるエアフローメータやD−ジェトロニック方式の燃料噴射装置に必要となる圧力センサなど高価な部品を使わなくても1吸気当たりシリンダ吸気量を推定して燃料噴射を行うことができる。 Further, according to the present invention, the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened is the gas substance quantity when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened. The divided value is the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open , and the virtual flow rate based on the value obtained by dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing this virtual flow rate by the speed of sound. And the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, and the volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened (ηvwot). Since the estimated charging efficiency value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv and the fuel supply amount is calculated based on the estimated charging efficiency value ηcest, the versatility of the engine In addition to being able to construct a new intake model, there are also expensive parts such as an air flow meter required for an L-Jetronic fuel injection device and a pressure sensor required for a D-Jetronic fuel injection device. Even if not used, fuel injection can be performed by estimating the amount of cylinder intake per intake.
また、本発明によれば、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、この充填効率推定値ηcestに基づいて燃料供給量を算出するものを前提として、充填効率推定値ηcestに所定の差または率を付加した値を異常判定上限値ηcestMAX、異常判定下限値ηcestMINとして算出し、充填効率を検出し、この充填効率検出値ηcrealが異常判定上限値ηcestMAXを超えているときにこの異常判定上限値ηcestMAXに、また充填効率検出値ηcrealが異常判定下限値ηcestMINを下回っているときにこの異常判定下限値ηcestMINに制限し、充填効率検出値ηcrealが異常判定上限値または異常判定下限値に制限されている状態が所定時間以上継続したときに、充填効率検出手段の出力に異常が生じていると判定するので、または吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、実体積効率ηvrealを検出し、この実体積効率ηvrealと前記算出された体積効率ηvに基づいて実体積効率検出手段の出力に異常があるか否かを判定するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらに充填効率検出手段や実体積効率検出手段についての診断が可能である。 Further, according to the present invention, the amount of cylinder intake fresh air per cycle when the throttle valve is fully opened is the amount of gas when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened. The divided value is the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open , and the virtual flow rate based on the value obtained by dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing this virtual flow rate by the speed of sound. And the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, and the volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened (ηvwot). Based on the assumption that an estimated charging efficiency value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, and a fuel supply amount is calculated based on the estimated charging efficiency value ηcest. A value obtained by adding a predetermined difference or rate to the estimated efficiency value ηcest is calculated as an abnormality determination upper limit value ηcestMAX and an abnormality determination lower limit value ηcestMIN, and the charging efficiency is detected. The charging efficiency detection value ηcreal exceeds the abnormality determination upper limit value ηcestMAX. The abnormality determination upper limit value ηcestMAX is limited to the abnormality determination lower limit value ηcestMIN when the charging efficiency detection value ηcreal is lower than the abnormality determination lower limit value ηcestMIN. Alternatively, when the state limited to the abnormality determination lower limit value continues for a predetermined time or longer, it is determined that an abnormality has occurred in the output of the charging efficiency detection means, or a throttle valve is provided in the intake passage, and the throttle valve in the engine control system having a function as a pump to suck downstream of the intake into the combustion chamber, the throttle valve full The volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened is divided by the amount of cylinder intake fresh air per cycle at the time when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully open. , virtual velocity on the basis of the throttle valve fully open when volumetric efficiency divided by the throttle valve opening area or the virtual velocity to calculate the number of virtual Mach is divided by the velocity of sound, virtual velocity or virtual Mach and this calculated, The normalized volumetric efficiency is calculated based on the number, the volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying this normalized volumetric efficiency by the throttle valve fully open volumetric efficiency (ηvwot), and the actual volumetric efficiency ηvreal is detected. Based on ηvreal and the calculated volumetric efficiency ηv, it is determined whether there is an abnormality in the output of the actual volumetric efficiency detecting means. In addition to being able to newly build Dell, it is possible to further diagnose the filling efficiency detection means and the actual volume efficiency detection means.
また、本発明によれば、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、充填効率を検出し、吸気脈動が生じる可能性のある領域で充填効率検出値ηcrealと前記充填効率推定値ηcestの差または比が所定値を超えた時間または回数を計測し、この計測値が判定値を超えたか否かにより充填効率検出手段の出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常があるか否かを判定し、アクセル操作量とエンジン回転速度に応じて目標スロットル弁開度を算出し、前記判定結果より吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常があるとき吸気脈動が生じないように目標スロットル弁開度を所定値までに制限し、この所定値までに制限された目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を制御するので、または吸気通路にスロットル弁を設けると共に、このスロットル弁下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有するエンジンの制御装置において、スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出し、この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、実体積効率ηvrealを検出し、吸気脈動が生じる可能性のある領域で前記実体積効率と前記算出された体積効率の差または比が所定値を超えた時間または回数を計測し、この計測値が判定値を超えたか否かにより前記実体積効率検出手段の出力に吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるか否かを判定し、アクセル操作量とエンジン回転速度に応じて目標スロットル弁開度を算出し、前記判定結果より吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるとき吸気脈動が生じないように前記目標スロットル弁開度を所定値までに制限し、この所定値までに制限された目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を制御するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらに充填効率検出手段や実体積効率検出手段の出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常が生じたときにも、運転性の悪化を防ぐことができる。 Further, according to the present invention, the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened is the gas substance quantity when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened. The divided value is the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open , and the virtual flow rate based on the value obtained by dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing this virtual flow rate by the sound speed And the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, and the volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened (ηvwot). An estimated charging efficiency value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, the charging efficiency is detected, and the detected charging efficiency value ηcreal in a region where intake pulsation may occur The time or number of times that the difference or ratio of the estimated charging efficiency value ηcest exceeds a predetermined value is measured, and an abnormality in which the plus error due to intake pulsation is large in the output of the charging efficiency detecting means depending on whether or not this measured value exceeds the judgment value The target throttle valve opening is calculated according to the accelerator operation amount and the engine speed, and the intake pulsation does not occur when there is an abnormality with a large positive error due to the intake pulsation based on the determination result. the target throttle valve opening is limited to up to a predetermined value, and controls the throttle valve so that the target throttle valve opening degree is limited to the predetermined value is obtained, or provided with a throttle valve in the intake passage, the throttle in the engine control system having a function as a pump to suck air valve downstream to the combustion chamber, per 1 cycle at throttle valve fully opened The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount by the gas substance amount when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is the volume efficiency when the throttle valve is fully opened. Calculate the virtual flow velocity based on the value obtained by dividing the time volumetric efficiency by the opening area of the throttle valve , or the virtual Mach number that is the value obtained by dividing the virtual flow velocity by the sound velocity, and then normalize based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number. The volumetric efficiency is calculated, the volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying this normalized volumetric efficiency by the volumetric efficiency (ηvwot) when the throttle valve is fully opened , the actual volumetric efficiency ηvreal is detected, and the region where intake pulsation may occur And measuring the time or number of times that the difference or ratio between the actual volume efficiency and the calculated volume efficiency exceeds a predetermined value, and whether or not the measured value exceeds a determination value, It is determined whether the output of the volumetric efficiency detection means has an abnormality with a large positive error due to intake pulsation, the target throttle valve opening is calculated according to the accelerator operation amount and the engine speed, and the intake pulsation is calculated from the determination result. The target throttle valve opening is limited to a predetermined value so that intake pulsation does not occur when there is an abnormality with a large positive error, and the throttle is adjusted so that the target throttle valve opening limited to this predetermined value is obtained. Since the valve is controlled, it is possible to construct a new intake model with a general purpose engine, and when an abnormality with a large positive error due to intake pulsation occurs in the output of the charging efficiency detection means or actual volume efficiency detection means Also, it is possible to prevent the drivability from deteriorating.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は第1実施形態の体積効率算出手段11のブロック図で、この体積効率算出手段11はエンジンコントローラ10に備えられる。 FIG. 1 is a block diagram of the volumetric efficiency calculating means 11 of the first embodiment, and the volumetric efficiency calculating means 11 is provided in the engine controller 10.
図1にはエンジンの具体的な構成を示していないが、エンジンの燃焼室に導入される吸気量が吸気管内の吸気の流速の変化に依存して制御される方式のものであればよい。すなわち、エンジンは吸気通路にスロート部を設けると共に、このスロート部下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての機能を有している。具体的には、図43の下方に示したように、エンジンの有するポンプ機能により吸気通路22に吸い込まれた吸気は、吸気通路22に設けられたスロットル弁21(スロート部)により調量され、コレクタ27に一旦蓄えられた後、吸気ポートより各気筒の燃焼室(シリンダ)へと分配供給される。各気筒の吸気ポートには燃料噴射弁29が設けられ、エンジンコントローラ10からの信号を受けて、この燃料噴射弁29が所定の時期に燃料を噴射供給する。燃焼室内で燃焼したガスは排気通路23へと排出される。排気通路には三元触媒などの触媒が設けられ、ここで排気中の有害成分が浄化される。
Although a specific configuration of the engine is not shown in FIG. 1, any system may be used as long as the intake air amount introduced into the combustion chamber of the engine is controlled depending on the change in the flow velocity of the intake air in the intake pipe. That is, the engine has a function as a pump that provides a throat portion in the intake passage and sucks intake air downstream of the throat portion into the combustion chamber. Specifically, as shown in the lower part of FIG. 43, the intake air sucked into the
図1のブロック図を説明する前に、本発明で新たに導入している「正規化体積効率」と「仮想流速」について説明する。 Before explaining the block diagram of FIG. 1, “normalized volume efficiency” and “virtual flow velocity” newly introduced in the present invention will be explained.
さて、体積効率と流速との関係を、エンジン機種に関係なく記述することができれば、エンジン機種毎に適合する必要がなくなるので、エンジン設計の開発期間を短縮することに大いに貢献する。このため、本発明者が種々の実験を行った結果として創出されたのが本発明の吸気モデルである。本発明者により初めて得られたエンジンの平衡状態における実験結果を図6(a)に示す。図6(a)は仮想流速と正規化体積効率の関係を表しており、この特性によれば特性が急激に変化するところがないので仮想流速より正規化体積効率を精度良く求めることができ、この逆に正規化体積効率より仮想流速を精度良く求めることができることがわかる。 Now, if the relationship between volumetric efficiency and flow velocity can be described regardless of the engine model, it is not necessary to adapt to each engine model, which greatly contributes to shortening the development period of the engine design. For this reason, the intake model of the present invention was created as a result of various experiments conducted by the present inventor. FIG. 6A shows an experimental result in an equilibrium state of the engine obtained by the inventor for the first time. FIG. 6 (a) shows the relationship between the virtual flow velocity and the normalized volume efficiency. According to this characteristic, there is no place where the characteristic changes suddenly. Therefore, the normalized volume efficiency can be accurately obtained from the virtual flow velocity. In contrast, it can be seen that the virtual flow velocity can be obtained with high accuracy from the normalized volume efficiency.
ここで、「体積効率」、「充填効率」、「スロットル弁全開時体積効率」、「正規化体積効率」といった用語の説明をしておく。一般的な意味での体積効率、充填効率の定義は次の通りである。 Here, terms such as “volumetric efficiency”, “filling efficiency”, “volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened”, and “normalized volumetric efficiency” will be described. Definitions of volumetric efficiency and filling efficiency in a general sense are as follows.
体積効率=1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量
/大気状態で総行程容積を満たしたときの気体の物質量
…(補1−1)
充填効率=1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量
/標準状態で総行程容積を満たしたときの気体の物質量
…(補1−2)
これに対して本発明では、スロットル弁全開時体積効率ηvwotを独自に次のように定義する。
Volumetric efficiency = Cylinder intake fresh air quantity per cycle
/ Amount of gaseous material when the total stroke volume is met in atmospheric conditions
... (Supplement 1-1)
Filling efficiency = Cylinder intake fresh air quantity per cycle
/ Gas mass when the total stroke volume is satisfied in the standard state
... (Supplement 1-2)
On the other hand, in the present invention, the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened is uniquely defined as follows.
ηvwot=1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量
/スロート部下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量
…(補1−3)
これら3つの式は、全て総行程容積(排気量)で正規化されているという共通点はあるが、(補1−1)式の体積効率はあまり環境条件によらないエンジンのポンプ吸い込み能力を示す相対的な指標であり、一方、(補1−2)式の充填効率は吸気の絶対量を示す。
ηvwot = amount of cylinder fresh air per cycle
/ Gas mass when the total stroke volume is filled with the gas downstream of the throat
... (Supplement 1-3)
These three formulas all have the common feature that they are normalized by the total stroke volume (displacement), but the volumetric efficiency of (Supplement 1-1) is the pump suction capacity of the engine that does not depend much on environmental conditions. On the other hand, the charging efficiency of the formula (Supplement 1-2) indicates the absolute amount of intake air.
これに対して、(補1−3)式のスロットル弁全開時体積効率ηvwotは、エンジンというよりはシリンダがマニフォールドからどれだけの体積の空気を排出するかの指標であって、スロットル弁による気体の状態変化の影響を除いたエンジンの相対的なポンプ吸い込み能力を示す指標である。 On the other hand, the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened in (Supplement 1-3) is an indicator of how much air the cylinder discharges from the manifold rather than the engine. It is an index showing the relative pump suction capacity of the engine excluding the influence of the state change.
(補1−1)式の体積効率と、(補1−3)式のスロットル弁全開時体積効率ηvwotの関係は、スロート部の上下流が等温であると仮定すれば、スロート部上流圧力をP1、スロート部下流圧力をP2として、
ηvwot=体積効率×(P1/P2) …(補1−4)
となる。すなわち、スロットル弁全開時(WOT)にはP1≒P2あるいは大気状態≒スロート部下流状態となるから、
ηvwot≒体積効率|wot …(補1−5)
の関係が成り立ち、かつスロットル弁全開時体積効率ηvwotは、スロート部上流圧力P1やスロート部下流圧力P2あるいはスロットル弁開度などによってあまり変化しないので、このあまり変化しない値としての「スロットル弁全開時体積効率」を(補1−3)式のように定義したわけである。
Assuming that the volumetric efficiency ηvwot of (Supplement 1-1) and the throttle valve fully opened ηvwot of (Supplement 1-3) is assumed that the upstream and downstream of the throat section are isothermal, the upstream pressure of the throat section P1, the throat downstream pressure is P2,
ηvwot = volume efficiency × (P1 / P2) (Supplement 1-4)
It becomes. That is, when the throttle valve is fully open (WOT), P1≈P2 or atmospheric condition≈the throat part downstream state.
ηvwot ≒ volume efficiency | wot ... (Supplement 1-5)
And the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully open does not change so much depending on the throat upstream pressure P1, the throat downstream pressure P2 or the throttle valve opening, etc. “Volume efficiency” is defined as in (Supplement 1-3).
ここで注意しておくと、(補1−1)式、(補1−2)式、(補1−3)式のように3つの効率は、分母をある状態で定義(正規化)しているだけなので、いずれの効率も1.0が上限というわけではないことである。例えば、吸気管の動的効果やターボ過給機による過給、吸排気弁のオーバーラップや吸排気脈動による残留ガスの掃気効果によっては体積効率、スロットル弁全開時体積効率は1.0を大きく上回ることがあり、充填効率は気温が標準状態より低いときのように状態量が分子より分母が小さくなってしまえば1.0以上になる。 Note that the three efficiencies are defined (normalized) in a state where the denominator is in a certain state, such as (complement 1-1), (complement 1-2), and (complement 1-3). Therefore, 1.0 is not the upper limit for any efficiency. For example, the volumetric efficiency and volumetric efficiency when the throttle valve is fully open increase 1.0 by the dynamic effect of the intake pipe, the supercharging by the turbocharger, the scavenging effect of the residual gas due to the overlap of the intake and exhaust valves and the intake and exhaust pulsation In some cases, the filling efficiency becomes 1.0 or more if the denominator is smaller than the numerator, as in the case where the temperature is lower than the standard state.
上記のスロート部とは、吸気通路の途中で吸気を絞る部位のことで、例えばスロットル弁の設けられる部位である。ここでは、バタフライ型のスロットル弁を有するエンジンに限られない点を明確にするため、スロットル弁部ではなくスロート部という表現を用いている。 The throat portion is a portion that throttles intake air in the middle of the intake passage, for example, a portion where a throttle valve is provided. Here, in order to clarify that the engine is not limited to an engine having a butterfly type throttle valve, the expression “throat portion” is used instead of the throttle valve portion.
次に、図6(a)の縦軸に用いている「正規化体積効率」の定義は次の通りである。 Next, the definition of “normalized volumetric efficiency” used on the vertical axis of FIG. 6A is as follows.
正規化体積効率[無名数]=体積効率[無名数]
/スロットル弁全開時体積効率[無名数]
…(補2)
すなわち、正規化体積効率は上記(補1−1)式の体積効率を上記(補1−3)式のスロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算した値である。
Normalized volumetric efficiency [anonymous number] = volumetric efficiency [anonymous number]
/ Volumetric efficiency when throttle valve is fully open [unknown number]
... (Supplement 2)
That is, the normalized volumetric efficiency is a value obtained by dividing the volumetric efficiency of the above (complement 1-1) by the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened of the (complementary 1-3).
一方、図6(a)横軸の「仮想流速」の定義は吸気の流速を上記(補1−3)式の正規化体積効率で除した値つまり次式の通りである。 On the other hand, the definition of “virtual flow velocity” on the horizontal axis of FIG. 6A is a value obtained by dividing the flow velocity of intake air by the normalized volume efficiency of the above (Supplement 1-3), that is, the following equation.
仮想流速[m/s]=流速[m/s]/正規化体積効率[無名数] …(補3)
この仮想流速u’は本発明者が初めて創出した値である。仮想流速に「仮想」を付しているように、仮想流速u’は現実に存在する物理量ではなく試行錯誤のすえに想到した値である。比較のため、現実に存在する物理量である流速と、正規化体積効率との関係を図6(a)に重ねて示してみると、流速を用いたときには一点鎖線で示したように所定値v1の手前で急激に特性が立ち下がりこの所定値v1で特性が切れてしまっていることがわかる。これは、流速そのものは速くなっていくと物理的に音速で制限されて収束してしまうので、流速が音速付近の領域になると正規化体積効率のようなパラメータとの相関がなくなってしまうためである。すなわち、図6(a)の横軸の所定値v1は、上記(補3)式において音速cを流速に代入したときの値に相当する。
Virtual flow velocity [m / s] = flow velocity [m / s] / normalized volume efficiency [anonymous number] (Supplement 3)
This virtual flow velocity u ′ is a value created by the present inventor for the first time. As “virtual” is attached to the virtual flow velocity, the virtual flow velocity u ′ is not a physical quantity that actually exists, but a value conceived for trial and error. For comparison, when the relationship between the flow rate, which is a physical quantity that actually exists, and the normalized volumetric efficiency is shown superimposed in FIG. 6A, when the flow rate is used, the predetermined value v1 as shown by the alternate long and short dash line is shown. It can be seen that the characteristic suddenly falls before the point and the characteristic is cut off at the predetermined value v1. This is because when the flow velocity itself becomes faster, it is physically limited by the sound velocity and converges, so when the flow velocity is in the region near the sound velocity, there is no correlation with parameters such as normalized volume efficiency. is there. That is, the predetermined value v1 on the horizontal axis in FIG. 6A corresponds to a value when the sound speed c is substituted for the flow velocity in the above (complement 3).
これに対して、流速をさらに正規化体積効率で除した値である仮想流速u’を、図6(a)のように横軸に採ったときには、所定値v1で特性が終了することがなく、音速cを超える流速領域まで緩やかな特性が得られている。そして、この特性に基づけば、仮想流速u’より正規化体積効率を、この逆に正規化体積効率より仮想流速u’を精度良く求めることができるのである。上記(補3)式のように流速を正規化体積効率で除算した値は、流速に関係する値ではあるものの現実には存在しない物理量であるので、「仮想」を付しているのである。 On the other hand, when the virtual flow velocity u ′, which is a value obtained by further dividing the flow velocity by the normalized volume efficiency, is taken on the horizontal axis as shown in FIG. 6A, the characteristic does not end at the predetermined value v1. A gentle characteristic is obtained up to a flow velocity region exceeding the sound velocity c. Based on this characteristic, the normalized volumetric efficiency can be obtained from the virtual flow velocity u ′, and conversely, the virtual flow velocity u ′ can be obtained accurately from the normalized volumetric efficiency. A value obtained by dividing the flow velocity by the normalized volume efficiency as in the above (Supplement 3) is a physical quantity that is a value related to the flow velocity but does not exist in reality, and therefore, “virtual” is attached.
上記(補3)式のように仮想流速u’を定義したとき、仮想流速u’と正規化体積効率との間には、図5(a)に示したよりスッキリした関係が得られることも本発明者が初めて見出した事項である。すなわち、図6(a)が横軸、縦軸とも実数表示であったのに対して図5(a)は横軸、縦軸とも自然対数で表示したものである。図5(a)に示すこの両対数表示の特性によれば、仮想流速u’の小さな領域(つまりスロットル弁開度の大きな領域)で正規化体積効率はほぼ一定となり、所定値v2より大きな仮想流速u’の領域(つまりスロットル弁開度の小さな領域)では仮想流速u’が増大するほど正規化体積効率が減少する、というほぼ線形に近い関係が得られている。 When the virtual flow velocity u ′ is defined as in the above (Supplement 3), a clearer relationship shown in FIG. 5A can be obtained between the virtual flow velocity u ′ and the normalized volume efficiency. This is the first item found by the inventor. That is, FIG. 6A shows real numbers on both the horizontal and vertical axes, whereas FIG. 5A shows natural logarithms on both the horizontal and vertical axes. According to the logarithmic display characteristic shown in FIG. 5A, the normalized volumetric efficiency is substantially constant in a region where the virtual flow velocity u ′ is small (that is, a region where the throttle valve opening is large), and a virtual value larger than the predetermined value v2. In the region of the flow velocity u ′ (that is, the region where the throttle valve opening is small), a substantially linear relationship is obtained in which the normalized volumetric efficiency decreases as the virtual flow velocity u ′ increases.
図5(a)、図6(a)に示す仮想流速u’と正規化体積効率の関係は、一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示すことを本発明者が実験によって確認している。一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示す、という意味は、図5(a)、図6(a)に示す特性をエンジン機種に関係なく共通に用いることができる、つまりエンジン機種が相違しても再適合する必要がないという意味である。一般的なエンジン、という意味は、過給機を備えた車両を除くという意味である。ただし、過給機を備えたエンジンに対して本発明を適用できない、ということではなく、正規化体積効率に対して所定の補正を行うことによって過給機を備えたエンジンにも適用できる(第9実施形態で後述する)。 The inventor has confirmed through experiments that the relationship between the virtual flow velocity u ′ and the normalized volumetric efficiency shown in FIGS. 5A and 6A shows a high correlation in any type of general engine. ing. The meaning that a high correlation is shown in any model as long as it is a general engine means that the characteristics shown in FIGS. 5A and 6A can be used in common regardless of the engine model. This means that there is no need to refit even if they differ. The meaning of a general engine means that a vehicle equipped with a supercharger is excluded. However, this does not mean that the present invention cannot be applied to an engine equipped with a supercharger, and can also be applied to an engine equipped with a supercharger by performing a predetermined correction on the normalized volume efficiency (No. 1). 9 will be described later).
なお、上記(補3)式右辺の流速は吸気ポートから燃焼室へと流入する吸気の流速のことであり、この場合にスロットル弁21下流においては吸気の密度変化がないと仮定して考えている。また、吸気弁が開いてから閉じるまでの間、実際の吸気流速は一定でないのであるが、ここでは簡単のため平均の流速で考えている。
The flow velocity on the right side of the above (Supplement 3) is the flow velocity of the intake air flowing from the intake port into the combustion chamber. In this case, it is assumed that there is no change in the intake air density downstream of the
さらに述べると、仮想流速は逆数を採るなどの変形(第16実施形態で後述する)や単位の変更を行ってもよい。ここで、単位の変更とは、仮想流速u’から流速へと変換することをいう(第12実施形態で後述する)。さらには仮想流速以外の物理パラメータとすることも可能である。例えば、図5(b)、図6(b)に横軸を仮想マッハ数M’で置き換えたものを示す。ここで、仮想マッハ数M’は仮想流速u’をさらに音速cで除算した値、つまり次式により定義される値である。 More specifically, the virtual flow rate may be modified such as taking the reciprocal (described later in the sixteenth embodiment) or the unit may be changed. Here, changing the unit means converting from the virtual flow velocity u 'to the flow velocity (described later in the twelfth embodiment). Furthermore, physical parameters other than the virtual flow velocity can be used. For example, FIG. 5B and FIG. 6B show the horizontal axis replaced with the virtual Mach number M ′. Here, the virtual Mach number M ′ is a value obtained by further dividing the virtual flow velocity u ′ by the sound velocity c, that is, a value defined by the following equation.
仮想マッハ数[無名数]=仮想流速[m/s]/音速[m/s] …(補4)
図5(a)、図5(b)、図6(a)、図6(b)の縦軸の正規化体積効率も同様で、正規化を行えば体積効率以外の物理パラメータとすることも可能である。例えば図7に示したようにスロットル弁21上流の吸気圧力をP1、スロットル弁21上流の吸気密度をρ1、スロットル弁21下流の吸気圧力をP2、スロットル弁21の下流の吸気の密度をρ2としたとき、正規化体積効率に代えて、スロットル弁21下流圧力P2をスロットル弁21上流圧力P1で除算したスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)やスロットル弁21下流の吸気密度ρ2をスロットル弁21上流の吸気密度ρ1で除算したスロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)であってよい(図5(a)、図5(b)、図6(a)、図6(b)参照)。
Virtual Mach number [nameless number] = virtual flow velocity [m / s] / sound velocity [m / s] (Supplement 4)
The normalized volumetric efficiency on the vertical axis of FIGS. 5 (a), 5 (b), 6 (a), and 6 (b) is the same. If normalization is performed, physical parameters other than volumetric efficiency may be used. Is possible. For example, as shown in FIG. 7, the intake pressure upstream of the
ここで、上記(補3)式右辺の流速は
流速[m/s]=(総行程容積[m3]/スロットル弁開口面積[m2])
×(エンジン回転速度[rpm]/120) …(補5)
であるので、これを上記(補3)式に代入し、かつスロットル弁全開時体積効率を(補3)式右辺の正規化体積効率として代入すれば次式が得られる。
Here, the flow rate on the right side of the above (complement 3) is: flow rate [m / s] = (total stroke volume [m 3 ] / throttle valve opening area [m 2 ])
× (Engine rotation speed [rpm] / 120) (Supplement 5)
Therefore, if this is substituted into the above (complement 3) and the volume efficiency when the throttle valve is fully opened is substituted as the normalized volumetric efficiency on the right side of the (complement 3), the following equation is obtained.
仮想流速[m/s]=(総行程容積[m3]×スロットル弁全開時体積効率
×(エンジン回転速度[rpm]/120))
/スロットル弁開口面積[m2] …(補6)
スロットル弁全開時体積効率を(補3)式右辺の正規化体積効率として代入することとしたのは、スロットル弁21が全開のときの体積効率はスロットル弁21下流より総行程容積までの間の体積効率と略同等なのでスロットル弁全開時体積効率で置換えても比較的高い精度で正規化体積効率を得ることができるためである。
Virtual flow velocity [m / s] = (total stroke volume [m 3 ] × volumetric efficiency when throttle valve is fully open
× (Engine speed [rpm] / 120))
/ Throttle valve opening area [m 2 ] (Appendix 6)
The reason why the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is substituted as the normalized volumetric efficiency on the right side of Equation (3) is that the volumetric efficiency when the
また、流速は音速cによって変化するので、その変化分をも考慮するのであれば(補6)式に代えて次式により仮想流速を求めればよい。 Further, since the flow velocity changes depending on the sound velocity c, the virtual flow velocity may be obtained by the following equation instead of the (Appendix 6) equation if the change is also taken into consideration.
仮想流速[m/s]=(T[K]/T0[K])^(1/2)
×(総行程容積[m3]×スロットル弁全開時体積効率
×(エンジン回転速度[rpm]/120))
/スロットル弁開口面積[m2]) …(補7)
ただし、T[K] :吸気温度、
T0[K]:標準状態の吸気温度(298K)、
(補7)式右辺の(T/T0)^(1/2)は吸気温度変化に伴う音速の変化に対しての補正である。(補7)式右辺の^は累乗を表している。
Virtual flow velocity [m / s] = (T [K] / T0 [K]) ^ (1/2)
× (Total stroke volume [m 3 ] × Volumetric efficiency when throttle valve is fully open
× (Engine speed [rpm] / 120))
/ Throttle valve opening area [m 2 ]) (Appendix 7)
Where T [K]: intake air temperature,
T0 [K]: standard intake air temperature (298 K),
(Supplement 7) (T / T0) ^ (1/2) on the right side of the equation is a correction for a change in the sound speed accompanying a change in the intake air temperature. (Supplement 7) ^ on the right side of the equation represents a power.
上記の図5(a)、図5(b)、図6(a)、図6(b)に示した特性を用いるには同特性をテーブルにしてエンジンコントローラ10内のメモリに記憶させておき、その記憶させたテーブルを用いて仮想流速u’や仮想マッハ数M’から正規化体積効率、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)、スロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)のいずれかを算出したり、この逆に正規化体積効率、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)、スロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)のいずれか一つから仮想流速u’や仮想マッハ数M’を算出すればよい。 To use the characteristics shown in FIGS. 5 (a), 5 (b), 6 (a) and 6 (b), the characteristics are stored in a memory in the engine controller 10 as a table. Using the stored table, from the virtual flow velocity u ′ and the virtual Mach number M ′, normalized volume efficiency, throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1), throttle valve front-rear intake density ratio (ρ2 / ρ1) Inversely, the virtual flow velocity u ′ or virtual Mach is calculated from any one of normalized volumetric efficiency, throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1), and throttle valve front-rear intake density ratio (ρ2 / ρ1). The number M ′ may be calculated.
ただし、算出方法はこうしたテーブル検索に限られるものでなく、演算式を用いることも可能である。これについて説明すると、特開2002−130039公報では、スロットル弁を通過する空気流量を演算式により算出する際に必要となる関数Φ(P2/P1)を、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)が所定値以下のときと所定値を超えるときの2つに分け、次のように式で計算させている。
(1)P2/P1≦1/(1+κ)のとき
Φ(P2/P1)={κ/(2(κ+1))}^1/2 …(補8)
(2)P2/P1>1/(1+κ)のとき
Φ(P2/P1)=[(κ−1)/2κ×{(1−P2/P1)+P2/P1}
×(1−P2/P1)]^1/2 …(補9)
ここで、P1はスロットル弁上流の吸気圧力、P2はスロットル弁下流の吸気圧力、κは吸気の比熱比である。^は累乗を表している。
However, the calculation method is not limited to such a table search, and an arithmetic expression can also be used. To explain this, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-130039, the function Φ (P2 / P1) required for calculating the air flow rate passing through the throttle valve by an arithmetic expression is expressed as the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1). ) Is less than a predetermined value and exceeds a predetermined value, and is calculated by the following formula.
(1) When P2 / P1 ≦ 1 / (1 + κ) Φ (P2 / P1) = {κ / (2 (κ + 1))} 1/2 (Supplement 8)
(2) When P2 / P1> 1 / (1 + κ) Φ (P2 / P1) = [(κ−1) / 2κ × {(1-P2 / P1) + P2 / P1}
× (1-P2 / P1)] ^ 1/2 (Supplement 9)
Here, P1 is the intake pressure upstream of the throttle valve, P2 is the intake pressure downstream of the throttle valve, and κ is the specific heat ratio of the intake air. ^ Represents a power.
本発明との関係では、(補8)式、(補9)式の関数Φ(P2/P1)をスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)で除算して音速cを乗算した値が、本発明の仮想流速u’に相当するので、(補8)式、(補9)式の関数Φ(P2/P1)を用いて次式により本発明の仮想流速u’を算出することができる。
(3)P2/P1≦1/(1+κ)のとき
u’[m/s]=c[m/s]×(P1/P2)×Φ(P2/P1)
=c×(P1/P2)×{κ/(2(κ+1))}^1/2
…(補10)
(4)P2/P1>1/(1+κ)のとき
u’[m/s]=c[m/s]×(P1/P2)×Φ(P2/P1)
=c×(P1/P2)×[(κ−1)/2κ
×{(1−P2/P1)+P2/P1}
×(1−P2/P1)]^1/2 …(補11)
ここで、(補10)式、(補11)式のcが音速である。
In relation to the present invention, the value obtained by dividing the function Φ (P2 / P1) of the equations (A8) and (A9) by the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1) and multiplying by the speed of sound c, Since this corresponds to the virtual flow velocity u ′ of the present invention, the virtual flow velocity u ′ of the present invention can be calculated by the following equation using the function Φ (P2 / P1) of the (complement 8) and (complement 9) equations. .
(3) When P2 / P1 ≦ 1 / (1 + κ) u ′ [m / s] = c [m / s] × (P1 / P2) × Φ (P2 / P1)
= C × (P1 / P2) × {κ / (2 (κ + 1))} ^ 1/2
... (Supplement 10)
(4) When P2 / P1> 1 / (1 + κ) u ′ [m / s] = c [m / s] × (P1 / P2) × Φ (P2 / P1)
= C × (P1 / P2) × [(κ−1) / 2κ
X {(1-P2 / P1) + P2 / P1}
× (1-P2 / P1)] ^ 1/2 (Supplement 11)
Here, c in (complement 10) and (complement 11) is the speed of sound.
これら(補10)式、(補11)式に対して上記(補4)式を用いると、仮想マッハ数M’についても次式により算出することができる。
(5)P2/P1≦1/(1+κ)のとき
M’[無名数]=u’[m/s]/c[m/s]
=(P1/P2)×{κ/(2(κ+1))}^1/2
…(補12)
(6)P2/P1>1/(1+κ)のとき
M’[無名数]=u[m/s]/c[m/s]
=(P1/P2)×[(κ−1)/2κ
×{(1−P2/P1)+P2/P1}
×(1−P2/P1)]^1/2 …(補13)
この結果、(補10)式、(補11)式、(補12)式、(補13)式がスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)より仮想流速u’や仮想マッハ数M’を算出するための演算式になる。また、(補10)式、(補11)式、(補12)式、(補13)式においてスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)に代えてスロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)や正規化体積効率を用いることができる。
When the above (complement 4) equation is used for these (complement 10) equation and (complement 11) equation, the virtual Mach number M ′ can also be calculated by the following equation.
(5) When P2 / P1 ≦ 1 / (1 + κ) M ′ [anonymous number] = u ′ [m / s] / c [m / s]
= (P1 / P2) × {κ / (2 (κ + 1))} ^ 1/2
... (Supplement 12)
(6) When P2 / P1> 1 / (1 + κ) M ′ [anonymous number] = u [m / s] / c [m / s]
= (P1 / P2) × [(κ−1) / 2κ
X {(1-P2 / P1) + P2 / P1}
× (1-P2 / P1)] ^ 1/2 (Supplement 13)
As a result, the (complement 10), (complement 11), (complement 12), and (complement 13) formulas calculate the virtual flow velocity u ′ and the virtual Mach number M ′ from the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1). This is an arithmetic expression for calculation. In addition, the throttle valve front / rear intake pressure ratio (ρ2 / ρ1) is substituted for the throttle valve front / rear intake pressure ratio (P2 / P1) in the (complement 10), (complement 11), (complement 12), and (complement 13) formulas. ) Or normalized volumetric efficiency.
このようにしてスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)、スロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)または正規化体積効率のいずれか一つから仮想流速u’や仮想マッハ数M’を算出するための演算式が得られた。 In this way, the virtual flow velocity u ′ and the virtual Mach number M ′ are calculated from any one of the throttle valve front / rear intake pressure ratio (P2 / P1), the throttle valve front / rear intake density ratio (ρ2 / ρ1), and the normalized volumetric efficiency. The operation formula for doing this was obtained.
ただし、この反対に仮想流速u’や仮想マッハ数M’よりスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)、スロットル弁前後吸気密度比(ρ2/ρ1)または正規化体積効率を求める演算式はないので、このときには図5(a)、図5(b)、図6(a)、図6(b)に示した内容のテーブルを用いて検索する必要がある。 However, on the contrary, there is no arithmetic expression for obtaining the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1), the throttle valve front-rear intake density ratio (ρ2 / ρ1) or the normalized volumetric efficiency from the virtual flow velocity u ′ and the virtual Mach number M ′. Therefore, at this time, it is necessary to search using the tables having the contents shown in FIGS. 5 (a), 5 (b), 6 (a), and 6 (b).
これで、本発明で新たに導入している「正規化体積効率」と「仮想流速」についての説明を終える。 This completes the explanation of “normalized volumetric efficiency” and “virtual flow velocity” newly introduced in the present invention.
図1に戻り、スロットル弁開度検出手段としてのスロットルセンサ1は、実際のスロットル弁開度を検出する。ここではアクセルペダルと関係なくエンジンコントローラ10からの指令(目標スロットル弁開度)を受けるアクチュエータによりスロットル弁が駆動される、いわゆる電子制御スロットル装置を対象としており、この電子制御スロットル装置ではスロットルセンサ1により検出される実際のスロットル弁開度が目標スロットル弁開度と一致するようにフィードバック制御している。スロットルセンサ1では、スロットル弁開度をポテンションメータなど電圧に変換してからスロットル弁開度に変換する。
Returning to FIG. 1, the
スロットルセンサ1からの信号が、クランク角センサ(2、3)からの信号と共に入力されるエンジンコントローラ10は、体積効率を算出する手段11の機能を備えている。
The engine controller 10 to which a signal from the
この体積効率算出手段11は、スロットル弁開口面積算出手段12、パージ弁開口面積算出手段13、総開口面積算出手段14、エンジン回転速度算出手段15、スロットル弁全開時体積効率算出手段16、仮想流速または仮想マッハ数算出手段17、正規化体積効率算出手段18、乗算手段19からなっている。
The volumetric efficiency calculating means 11 includes a throttle valve opening area calculating means 12, a purge valve opening area calculating means 13, a total opening area calculating means 14, an engine speed calculating means 15, a throttle valve fully opening volumetric efficiency calculating means 16, a virtual flow velocity. Alternatively, it comprises a virtual Mach number calculating means 17, a normalized volume efficiency calculating means 18, and a multiplying
まず、スロットル弁開口面積算出手段12ではアクセルセンサ1により検出される実スロットル弁開度から所定のテーブルを検索することによりスロットル弁開口面積Atvoを算出する。テーブルの内容として一例を図2に示す。図2の特性はバタフライ型のスロットル弁のものとは違っている。このように、本発明ではバタフライ型のスロットル弁だけでなくバタフライ型以外のスロットル弁を備えているものをも対象としている。
First, the throttle valve opening area calculating means 12 calculates a throttle valve opening area Atvo by searching a predetermined table from the actual throttle valve opening detected by the
パージ弁開口面積算出手段13ではパージ弁に与えるパージ弁デューティ比から図3を内容とするテーブルを検索することにより、パージ弁開口面積Apを算出し、総開口面積算出手段14ではこれらスロットル弁開口面積Atvoとパージ弁開口面積Apの和を総開口面積Aとして算出する。本発明はパージ弁を備えるエンジンだけを対象とするものでなく、パージ弁を備えないエンジンをも対象としている。すなわち、パージ弁を備えないエンジンではパージ弁開口面積Ap=0としてやればよいだけである。 The purge valve opening area calculating means 13 calculates a purge valve opening area Ap by searching a table having the contents shown in FIG. 3 from the purge valve duty ratio given to the purge valve, and the total opening area calculating means 14 calculates these throttle valve openings. The sum of the area Atvo and the purge valve opening area Ap is calculated as the total opening area A. The present invention is not only intended for an engine having a purge valve, but also for an engine not having a purge valve. That is, in an engine that does not include a purge valve, it is only necessary to set the purge valve opening area Ap = 0.
クランク角センサは、ポジションセンサ2とフェーズセンサ3とからなっている。ポジションセンサ2はクランク軸に取り付けられるシグナルプレートに対向して設けられ、クランク角の10°毎に立ち上がる信号(ポジション信号)を発生させる。フェーズセンサ3はカム軸に取り付けられるシグナルプレートに対向して設けられ、気筒判別を行うための信号(フェーズ信号)を発生させる。これらポジション信号、フェーズ信号の2つの信号を受けるエンジン回転速度算出手段15では所定の信号処理を行ってエンジン回転速度Neを算出する。また、図示しないが、エンジンコントローラ10ではポジション信号、フェーズ信号の2つの信号から燃料噴射の噴射タイミングや点火タイミングの基点となる基準位置信号を生成している。
The crank angle sensor includes a
スロットル弁全開時体積効率算出手段16ではエンジン回転速度Neから図4を内容とするテーブルを検索することにより、スロットル弁21下流(スロート部下流)の吸気をポンプ(燃焼室)に吸い込む効率であって、スロットル弁21を全開にしたときにスロットル弁21下流の吸気をポンプに吸い込む効率を表すスロットル弁全開時体積効率ηvwotを算出する。エンジンは幅広いエンジン回転速度領域を持つと共に、吸気管を備えているので一般的に静的効果・動的効果・熱的効果などにより運転状態や環境条件の相違でエンジンに吸入される空気量(体積効率)が大きく変化するが、スロットル弁全開時に限ればエンジン回転速度毎に特徴的な特性を得ることができるので、図4に示す特性を適合により予め求めてエンジンコントローラ10内のメモリに記憶させておく。図4の特性は一例を示す。図示しないが、スロットル弁全開時体積効率ηvwotは1.0を超えることもあり得る。すなわち、図4の特性はエンジン仕様により定まる値であり、エンジン仕様が異なれば違った特性になる。
The throttle valve fully open volumetric efficiency calculation means 16 searches the table having the contents shown in FIG. 4 from the engine speed Ne, thereby sucking the intake air downstream of the throttle valve 21 (downstream of the throat) into the pump (combustion chamber). Thus, the throttle valve fully open volumetric efficiency ηvwot representing the efficiency of sucking the intake air downstream of the
仮想流速または仮想マッハ数算出手段17では、総開口面積A、エンジン回転速度Ne、スロットル弁全開時体積効率ηvwot、エンジン総行程容積Vtotalに基づいて次式により仮想流速u’をまたはこの仮想流速u’を音速cで除算した値である仮想マッハ数M’を算出する。 In the virtual flow velocity or virtual Mach number calculating means 17, the virtual flow velocity u ′ is calculated by the following equation based on the total opening area A, the engine rotational speed Ne, the throttle valve fully opened volumetric efficiency ηvwot, and the total engine stroke volume Vtotal. A virtual Mach number M ′ that is a value obtained by dividing “by the speed of sound c” is calculated.
u’[m/s]=(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
/A[m2] …(1)
M’[無名数]=u’[m/s]/c[m/s]
=(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
/(A[m2]×c[m/s]) …(2)
(1)式右辺においてエンジン回転速度Ne[rpm]を120で割っているのは1行程(エンジン2回転分)あたりの値[/s]とするためである。
u ′ [m / s] = (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
/ A [m 2 ] (1)
M ′ [anonymous number] = u ′ [m / s] / c [m / s]
= (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
/ (A [m 2 ] × c [m / s]) (2)
The reason why the engine speed Ne [rpm] is divided by 120 in the right side of the equation (1) is to obtain a value [/ s] per one stroke (two engine revolutions).
ここで、上記(1)式の仮想流速u’や上記(2)式の仮想マッハ数M’は本発明で初めて導入している物理量であり、それらの定義については上記(補3)、(補4)式により説明した。 Here, the virtual flow velocity u ′ in the above equation (1) and the virtual Mach number M ′ in the above equation (2) are physical quantities introduced for the first time in the present invention. Supplement 4) The description is given.
上記(1)式右辺のエンジン総行程容積Vtotalは、多気筒エンジンでは全気筒分の行程容積の合計(排気量)である。ただし、多気筒エンジンであっても例えばV型エンジンでバンク毎に吸気系が完全に独立している場合や、吸気弁を閉じたままにして一部の気筒を休止する構造を採る場合には、有効な容積を設定あるいは演算する。例えばV型エンジンでは独立したバンク毎に総行程容積を扱えばよい。また、吸気弁を閉じたままにして一部の気筒を休止する構造を採るエンジンでは、休止時と休止時以外とで別々の総行程容積を用意しておけばよい。実施形態では全気筒分で考えるが、1気筒当たりで考えてもかまわない。 The engine total stroke volume Vtotal on the right side of the above equation (1) is the total stroke volume (displacement) for all cylinders in a multi-cylinder engine. However, even in the case of a multi-cylinder engine, for example, when the intake system is completely independent for each bank in a V-type engine, or when a structure is adopted in which some cylinders are deactivated while the intake valve is closed. Set or calculate an effective volume. For example, in a V-type engine, the total stroke volume may be handled for each independent bank. In addition, in an engine that employs a structure in which some of the cylinders are deactivated while the intake valve is kept closed, different total stroke volumes may be prepared at the time of deactivation and other than at the time of deactivation. In the embodiment, it is considered for all cylinders, but may be considered for one cylinder.
また、流速は音速によって変化するので、その変化分をも考慮するのであれば、上記(1)式に代えて次式により仮想流速u’や仮想マッハ数M’を求めればよい。 Further, since the flow velocity changes depending on the sound velocity, if the change is also taken into consideration, the virtual flow velocity u ′ and the virtual Mach number M ′ may be obtained by the following equations instead of the above equation (1).
u’[m/s]=(T/T0)^(1/2)
×(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
/A[m2]) …(3a)
M’[無名数]=u’[m/s]/c[m/s]
=(T/T0)^(1/2)
×(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
/(A[m2]×c[m/s]) …(3b)
ただし、T[K] :吸気温度、
T0[K]:標準状態の吸気温度(298K)、
(3a)式、(3b)式の各右辺の(T/T0)^(1/2)は温度変化に伴う音速の変化に対しての補正である。
u ′ [m / s] = (T / T0) ^ (1/2)
× (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
/ A [m 2 ]) (3a)
M ′ [anonymous number] = u ′ [m / s] / c [m / s]
= (T / T0) ^ (1/2)
× (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
/ (A [m 2 ] × c [m / s]) (3b)
Where T [K]: intake air temperature,
T0 [K]: standard intake air temperature (298 K),
(T / T0) ^ (1/2) on each right side of the equations (3a) and (3b) is a correction for the change in the sound speed accompanying the temperature change.
正規化体積効率算出手段18では、(1)式や(3a)式の仮想流速u’から図5(a)または図6(a)を内容とするテーブルを検索することにより、または(2)式や(3b)式の仮想マッハ数 M’から図5(b)または図6(b)を内容とするテーブルを検索することにより正規化体積効率を算出する。 The normalized volumetric efficiency calculation means 18 searches the table having the contents shown in FIG. 5A or FIG. 6A from the virtual flow velocity u ′ in the expressions (1) and (3a), or (2) Normalized volumetric efficiency is calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 5B or FIG. 6B from the virtual Mach number M ′ in the equation or (3b).
仮想流速または仮想マッハ数算出手段17がスロットル弁全開時体積効率ηvwotを用いるときには、正規化体積効率算出手段18が算出する正規化体積効率は、上記(補2)式で定義した値、つまり体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算した値であるので、乗算手段19では正規化体積効率算出手段18が算出する正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率ηvwotを乗算した値を体積効率ηvとして算出する。 When the virtual flow velocity or virtual Mach number calculating means 17 uses the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened, the normalized volume efficiency calculated by the normalized volume efficiency calculating means 18 is the value defined by the above (Supplement 2), that is, the volume Since the efficiency is a value obtained by dividing the efficiency by the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened, the multiplication means 19 multiplies the normalized volume efficiency calculated by the normalized volume efficiency calculation means 18 by the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened. Calculated as ηv.
このようにして求めた体積効率ηvを、エンジン制御にどのように用いるかは第10〜第16の実施形態により後述する。 How to use the volumetric efficiency ηv thus determined for engine control will be described later with reference to tenth to sixteenth embodiments.
ここで、第1実施形態の作用、効果を説明する。 Here, the operation and effect of the first embodiment will be described.
第1実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、エンジン回転速度Neと、総行程容積Vtotalと、スロットル弁全開時体積効率ηvwot(スロットル弁21下流より総行程容積までの間の吸気の体積効率)と、スロットル弁開口面積Atvo(スロート部面積)とに基づいて、仮想流速u’や仮想マッハ数M’を上記の(3a)式や(3b)式により算出する。ここで、上記(3a)式、(3b)式右辺の分子はスロットル弁21(スロート部)下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力を表している。
According to the first embodiment (the invention described in claim 1), the engine speed Ne, the total stroke volume Vtotal, and the throttle valve fully opened volumetric efficiency ηvwot (the intake air from the downstream of the
そして、これら仮想流速u’や仮想マッハ数M’から図5(a)、図5(b)または図6(a)、図6(b)を内容とするテーブルを検索することにより正規化体積効率を算出している。 Then, the normalized volume is obtained by searching the table having the contents shown in FIGS. 5A, 5B, 6A, and 6B from the virtual flow velocity u ′ and the virtual Mach number M ′. Efficiency is calculated.
この場合に、仮想流速u’や仮想マッハ数M’と正規化体積効率の関係は、一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示すことを本発明者が実験によって確認している。一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示す、という意味は、図5(a)、図5(b)または図6(a)、図6(b)に示す特性をエンジン機種に関係なく共通に用いることができるという意味であり、これによって、エンジンの汎用性ある吸気モデルを新たに構築することができたのである。このため、この汎用性のある吸気モデルを用いることで、エンジン開発期間を大幅に短縮することができる。 In this case, the present inventor has confirmed through experiments that the relationship between the virtual flow velocity u ', the virtual Mach number M', and the normalized volume efficiency shows a high correlation with any general engine. Meaning that any general engine shows a high correlation means that the characteristics shown in FIG. 5 (a), FIG. 5 (b) or FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) are related to the engine model. This means that a common intake model for the engine can be newly constructed. For this reason, the engine development period can be significantly shortened by using this versatile intake model.
また、スロットル弁21が全開のときの体積効率は、スロットル弁21下流より総行程容積までの間の体積効率と略同等であることに着目し、本実施形態では、スロットル21弁(スロート部)下流の吸気をポンプに吸い込む効率を表す体積効率として、スロットル弁全開時体積効率ηvwot(スロットル弁下流の空気をポンプに吸い込む効率)を採用している。このときには、正規化体積効率が、体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算した値であるので、上記のようにして求めた正規化体積効率に対して、スロットル弁全開時体積効率ηvwotを除算することによって体積効率ηvを直ちに算出することができる。
Moreover, volumetric efficiency when the
このように本実施形態によれば、エンジンの燃焼室に導入される吸気量が吸気管内の吸気の流速の変化に依存して制御される方式のものにおいて、仮想流速または仮想マッハ数と正規化体積効率の関係を利用することで、エンジンの平衡状態における体積効率を高い精度で算出することができる。 As described above, according to the present embodiment, in the system in which the intake air amount introduced into the combustion chamber of the engine is controlled depending on the change in the intake air flow velocity in the intake pipe, normalization with the virtual flow velocity or virtual Mach number is performed. By utilizing the relationship between the volumetric efficiency, the volumetric efficiency in the engine equilibrium state can be calculated with high accuracy.
第1実施形態では、仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて、正規化体積効率を算出するようにしているが、図52(a)、(b)に示したように仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて、スロットル弁前後吸気圧力比算出手段231やスロットル弁前後吸気密度比算出手段232がスロットル弁前後吸気圧力比(スロート部前後吸気圧力比)やスロットル弁前後吸気密度比(スロート部前後吸気密度比)を算出するようにしてもかまわない。 In the first embodiment, the normalized volumetric efficiency is calculated based on the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′. However, as shown in FIGS. 52A and 52B, the virtual flow velocity u is calculated. Based on 'or the virtual Mach number M', the throttle valve front / rear intake pressure ratio calculation means 231 and the throttle valve front / rear intake density ratio calculation means 232 determine the throttle valve front / rear intake pressure ratio (throat front / rear intake pressure ratio) and the throttle valve front / rear intake pressure. The density ratio (intake / ratio ratio before and after the throat portion) may be calculated.
図8は第2実施形態で、第1実施形態の図1と置き換わるものである。図1と同一部分には同一番号をつけている。 FIG. 8 shows a second embodiment that replaces FIG. 1 of the first embodiment. The same parts as those in FIG.
第1実施形態では仮想流速u’または仮想マッハ数M’から正規化体積効率を算出するものであったが、第2実施形態はこの逆に目標正規化体積効率から目標仮想流速tu’または目標仮想マッハ数tM’を算出するようにしたものである。 In the first embodiment, the normalized volumetric efficiency is calculated from the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′. On the contrary, in the second embodiment, the target virtual flow velocity tu ′ or the target is calculated from the target normalized volumetric efficiency. The virtual Mach number tM ′ is calculated.
エンジンコントローラ10には、エンジン目標トルク算出手段35、目標充填効率算出手段36、目標体積効率算出手段37、エンジン回転速度算出手段15、スロットル弁全開時体積効率算出手段16、目標正規化体積効率算出手段38、目標仮想流速または目標仮想マッハ数算出手段39、目標スロットル弁開口面積算出手段40、パージ弁開口面積算出手段13、目標総開口面積算出手段41、目標スロットル弁開度算出手段42を備える。
The engine controller 10 includes an engine
まず、エンジン目標トルク算出手段35では、アクセルセンサ31により検出されるアクセル操作量に基づいてドライバの要求するエンジン出力トルクであるエンジン目標トルクを算出する。アクセル操作量に基づいて車両の要求する軸トルクを算出し、これに車速と変速比を考慮してエンジン目標トルクを求めるようにしてもかまわない。さらに、ハイブリッド車の場合にはモータとエンジンとで要求トルクを分配するので、分配される分をエンジン目標トルクとすればよい。また、補機類が加わるときにはそのぶんだけエンジン目標トルクを大きくする。
First, the engine target torque calculating means 35 calculates an engine target torque that is an engine output torque requested by the driver based on the accelerator operation amount detected by the
目標充填効率算出手段36では、この目標トルクとエンジン回転速度Neとから図9を内容とするマップを検索することにより目標充填効率tηcを算出する。 The target charging efficiency calculating means 36 calculates a target charging efficiency tηc by searching a map having the contents shown in FIG. 9 from the target torque and the engine speed Ne.
大気状態検出手段32では、大気の状態つまり吸気温度Taと大気圧力Paを検出する。通常は図43に示したように吸気通路22に取り付けられた吸気温度センサ33や大気開放された部分に取り付けられる大気圧センサ34を用いる。大気圧としては簡単には標準状態であるとしてよい。この場合には体積効率=充填効率となる。
The atmospheric state detection means 32 detects the atmospheric state, that is, the intake air temperature Ta and the atmospheric pressure Pa. Normally, as shown in FIG. 43, an intake
目標体積効率算出手段37では、目標充填効率tηcを体積効率に変換した値を目標体積効率tηvとして算出する。 The target volume efficiency calculation means 37 calculates a value obtained by converting the target filling efficiency tηc into volume efficiency as the target volume efficiency tηv.
ここで、体積効率は上記(補1−1)式に示したように大気状態の吸気でエンジン総行程容積Vtotalを満たしたときの効率であるため、吸気の絶対量を表すパラメータではない。標準状態の吸気でエンジン総行程容積Vtotalを満たしたときの効率である充填効率から体積効率へと変換するには大気状態で補正すればよいので、次式により目標体積効率tηvを算出する。 Here, since the volumetric efficiency is the efficiency when the engine total stroke volume Vtotal is satisfied by the intake air in the atmospheric state as shown in the above (Appendix 1-1), it is not a parameter representing the absolute amount of intake air. In order to convert from the charging efficiency, which is the efficiency when the engine total stroke volume Vtotal is satisfied with the intake air in the standard state, to the volumetric efficiency, it is only necessary to correct in the atmospheric state, so the target volumetric efficiency tηv is calculated by the following equation.
tηv=(P0/Pa)×(Ta/T0)×tηc …(4)
ただし、P0:標準状態の吸気圧力(絶対圧力)、
T0:標準状態の吸気温度(絶対温度)、
Pa:大気状態の吸気圧力(絶対圧力)、
Ta:大気状態の吸気温度(絶対温度)、
ここで、標準状態の吸気圧力は絶対圧力で99kPa、標準状態の吸気温度は絶対温度で298Kである。
tηv = (P0 / Pa) × (Ta / T0) × tηc (4)
However, P0: intake pressure (absolute pressure) in the standard state,
T0: Standard intake air temperature (absolute temperature),
Pa: atmospheric intake pressure (absolute pressure),
Ta: Intake air temperature (absolute temperature) in the atmospheric state,
Here, the intake pressure in the standard state is 99 kPa in absolute pressure, and the intake temperature in the standard state is 298 K in absolute temperature.
目標正規化体積効率算出手段38では、次式により目標正規化体積効率を演算する。 The target normalized volume efficiency calculation means 38 calculates the target normalized volume efficiency by the following equation.
目標正規化体積効率=tηv/ηvwot …(5)
すなわち、目標正規化体積効率は、目標体積効率tηv(体積効率の目標値)をスロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算した値である。
Target normalized volumetric efficiency = tηv / ηvwot (5)
That is, the target normalized volume efficiency is a value obtained by dividing the target volume efficiency tηv (target value of volume efficiency) by the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened.
目標仮想流速または目標仮想マッハ数算出手段39では、目標正規化体積効率から図5(a)または図6(a)を内容とするテーブルを検索することにより仮想流速の目標値である目標仮想流速tu’を、または目標正規化体積効率から図5(b)または図6(b)を内容とするテーブルを検索することにより仮想マッハ数の目標値である目標仮想マッハ数tM’を算出する。 In the target virtual flow velocity or target virtual Mach number calculating means 39, the target virtual flow velocity which is the target value of the virtual flow velocity is searched by searching the table having the contents shown in FIG. 5A or 6A from the target normalized volume efficiency. The target virtual Mach number tM ′, which is the target value of the virtual Mach number, is calculated by searching a table having the contents of FIG. 5B or FIG. 6B from tu ′ or the target normalized volume efficiency.
目標スロットル弁開口面積算出手段40(目標スロート部面積算出手段)では目標仮想流速tu’と、スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、エンジン回転速度Neと、総行程容積Vtotalとに基づいて次式により目標スロットル弁開口面積tAtvo(目標スロート部面積)を、または目標仮想マッハ数tM’と、音速cと、スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、エンジン回転速度Neと、総行程容積Vtotalとに基づいて次式により目標スロットル弁開口面積tAtvo(目標スロート部面積)を算出する。 The target throttle valve opening area calculating means 40 (target throat portion area calculating means) is based on the following equation based on the target virtual flow velocity tu ′, the throttle valve fully opened volume efficiency ηvwot, the engine speed Ne, and the total stroke volume Vtotal. Based on the target throttle valve opening area tAtvo (target throat portion area), or the target virtual Mach number tM ′, the sound speed c, the throttle valve fully open volume efficiency ηvwot, the engine speed Ne, and the total stroke volume Vtotal. A target throttle valve opening area tAtvo (target throat area) is calculated by the following equation.
tAtvo[m2]=(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
/tu’[m/s]) …(6)
tAtvo[m2]=(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
/(tM’×c[m/s]) …(7)
上記(6)式は上記(1)式を、上記(7)式は上記(2)式をそれぞれ変形して得られる式である。
tAtvo [m 2 ] = (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
/ Tu '[m / s]) (6)
tAtvo [m 2 ] = (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
/ (TM ′ × c [m / s]) (7)
The above expression (6) is an expression obtained by modifying the above expression (1), and the above expression (7) is an expression obtained by modifying the above expression (2).
目標総開口面積算出手段41では目標スロットル弁開口面積tAtvoとパージ弁開口面積Apとの和を目標総開口面積tAとして算出する。もちろん、パージ弁が開いてないときにはパージ弁開口面積Ap=0であり、目標総開口面積tAは目標スロットル弁開口面積tAtvoと一致する。 The target total opening area calculating means 41 calculates the sum of the target throttle valve opening area tAtvo and the purge valve opening area Ap as the target total opening area tA. Of course, when the purge valve is not open, the purge valve opening area Ap = 0, and the target total opening area tA coincides with the target throttle valve opening area tAtvo.
目標スロットル弁開度算出手段42ではこの目標総開口面積tAから図2を内容とするテーブルを検索することにより目標スロットル弁開度を算出する。 The target throttle valve opening calculation means 42 calculates a target throttle valve opening by searching a table having the contents shown in FIG. 2 from the target total opening area tA.
スロットル弁制御手段43では、スロットルセンサ1により検出される実スロットル弁開度がこの目標スロットル弁開度と一致するようにスロットル弁アクチュエータを制御する。
The throttle valve control means 43 controls the throttle valve actuator so that the actual throttle valve opening detected by the
第2実施形態によれば、目標体積効率tηvとスロットル弁全開時体積効率ηvwotとから目標正規化体積効率を算出し、この目標正規化体積効率から図5(a)、図5(b)または図6(a)、図6(b)を内容とするテーブルを検索することにより目標仮想流速tu’や目標仮想マッハ数tM’を算出し、これら目標仮想流速tu’や目標仮想マッハ数tM’に基づいて上記の(6)式や(7)式により目標スロットル弁開口面積tAtvo(目標スロート部面積)を算出している。ここで、上記(6)式、(7)式右辺の分子はスロットル弁21(スロート部)下流の吸気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力を表している。 According to the second embodiment shaped state, calculates a target normalized volumetric efficiency from the target volumetric efficiency tηv the throttle valve fully open when the volumetric efficiency Itavwot, 5 from the target normalized volumetric efficiency (a), 5 (b) Alternatively, the target virtual flow velocity tu ′ and the target virtual Mach number tM ′ are calculated by searching a table having the contents shown in FIGS. 6A and 6B, and the target virtual flow velocity tu ′ and the target virtual Mach number tM are calculated. Based on ', the target throttle valve opening area tAtvo (target throat portion area) is calculated by the above-described equations (6) and (7). Here, the numerators on the right side of the above formulas (6) and (7) represent the suction ability as a pump for sucking the intake air downstream of the throttle valve 21 (throat portion) into the combustion chamber.
この場合に、目標正規化体積効率と目標仮想流速tu’や目標仮想マッハ数tM’との関係は、「目標」がついても同じである。すなわち、目標正規化体積効率と目標仮想流速tu’や目標仮想マッハ数tM’との関係は、一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示すことを本発明者が実験によって確認している。一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示す、という意味は、図5(a)、図5(b)または図6(a)、図6(b)に示す特性をエンジン機種に関係なく共通に用いることができるという意味であり、これによって、エンジンの汎用性ある吸気モデルを新たに構築できている。このため、この汎用性のある吸気モデルを用いることで、エンジン開発期間を大幅に短縮することができる。 In this case, the relationship between the target normalized volume efficiency, the target virtual flow velocity tu ′, and the target virtual Mach number tM ′ is the same even if “target” is attached. That is, the present inventor confirmed by experiments that the relationship between the target normalized volume efficiency and the target virtual flow velocity tu ′ and the target virtual Mach number tM ′ shows a high correlation for any general engine. Yes. Meaning that any general engine shows a high correlation means that the characteristics shown in FIG. 5 (a), FIG. 5 (b) or FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) are related to the engine model. This means that the engine can be used in common, and this makes it possible to build a new engine intake model with versatility. For this reason, the engine development period can be significantly shortened by using this versatile intake model.
また、スロットル弁21が全開のときの体積効率は、スロットル弁21下流より総行程容積までの間の体積効率と略同等であることに着目し、本実施形態では、スロットル21弁(スロート部)下流の吸気をポンプに吸い込む効率を表す体積効率として、スロットル弁全開時体積効率ηvwotを採用している。このときには、目標正規化体積効率が、体積効率の目標値である目標体積効率tηvをスロットル弁全開時体積効率ηvwot(スロットル弁下流の空気をポンプに吸い込む効率)で除算した値であるので、目標体積効率tηvをスロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算することによって目標正規化体積効率を直ちに算出することができる。
Further, focusing on the fact that the volumetric efficiency when the
このように第2実施形態によっても、エンジンの燃焼室に導入される吸気量が吸気管内の吸気の流速の変化に依存して制御される方式のものにおいて、目標仮想流速tu’または目標仮想マッハ数tM’と目標正規化体積効率の関係を利用することで、目標スロットル弁開口面積tAtvoを高い精度で算出することができる。 As described above, according to the second embodiment, in the system in which the intake air amount introduced into the combustion chamber of the engine is controlled depending on the change in the intake air flow velocity in the intake pipe, the target virtual flow velocity tu ′ or the target virtual Mach By utilizing the relationship between the number tM ′ and the target normalized volumetric efficiency, the target throttle valve opening area tAtvo can be calculated with high accuracy.
第2実施形態では、目標正規化体積効率を算出し、この目標正規化体積効率に基づいて目標仮想流速tu’または目標仮想マッハ数tM’を算出しているが、図53(a)、(b)に示したように目標正規化体積効率に代えて、目標スロットル弁前後吸気圧力比算出手段241や目標スロットル弁前後吸気密度比算出手段242が目標スロットル弁前後吸気圧力比(目標スロート部前後吸気圧力比)や目標スロットル弁前後吸気密度比(目標スロート部前後吸気密度比)を算出し、これら目標スロットル弁前後吸気圧力比や目標スロットル弁前後吸気密度比に基づいて目標仮想流速tu’または目標仮想マッハ数tM’を算出するようにしてもかまわない。 In the second embodiment, the target normalized volume efficiency is calculated, and the target virtual flow velocity tu ′ or the target virtual Mach number tM ′ is calculated based on the target normalized volume efficiency. FIG. 53 (a), ( As shown in b), instead of the target normalized volumetric efficiency, the target throttle valve front / rear intake pressure ratio calculation means 241 and the target throttle valve front / rear intake density ratio calculation means 242 are replaced by the target throttle valve front / rear intake pressure ratio (before / after the target throat portion). Intake pressure ratio) and target throttle valve front-rear intake density ratio (target throat front-rear intake density ratio) are calculated, and based on these target throttle valve front-rear intake pressure ratio and target throttle valve front-rear intake density ratio, the target virtual flow velocity tu ′ or The target virtual Mach number tM ′ may be calculated.
また、第2実施形態では、目標仮想流速tu’または目標仮想マッハ数tM’に基づいてポンプとしての吸い込み能力(Vtotal×体積効率×Ne/120)を一定としたときのスロットル弁開口面積(スロート部面積)の目標値である目標スロットル弁開口面積tAtvo(目標スロート部面積)を算出する場合で説明したが、図53(c)に示したように目標仮想流速tu’または目標仮想マッハ数tM’に基づいて、目標吸い込み能力算出手段243がスロットル弁開口面積(スロート部面積)を一定としたときのポンプとしての吸い込み能力(Vtotal×体積効率×Ne/120)の目標値である目標吸い込み能力を算出するようにしてもかまわない。算出した目標吸い込み能力は、これを総行程容積Vtotalと、Ne/120とで除算することによって体積効率を得ることができる。 In the second embodiment, the throttle valve opening area (throat) when the suction capacity (Vtotal × volume efficiency × Ne / 120) as a pump is made constant based on the target virtual flow velocity tu ′ or the target virtual Mach number tM ′. The target throttle valve opening area tAtvo (target throat part area), which is the target value of the part area), has been described, but as shown in FIG. 53 (c), the target virtual flow velocity tu ′ or the target virtual Mach number tM Based on ', the target suction capacity which is the target value of the suction capacity (Vtotal x volume efficiency x Ne / 120) as a pump when the target suction capacity calculation means 243 makes the throttle valve opening area (throat area) constant. May be calculated. The calculated target suction capacity can be obtained as a volume efficiency by dividing this by the total stroke volume Vtotal and Ne / 120.
さらに、図53(d)に示したように目標吸い込み能力算出手段243が目標エンジン回転速度を算出する目標エンジン回転速度算出手段244である場合、つまり目標吸い込み能力が目標エンジン回転速度である場合に、エンジン回転速度制御手段245が、実回転速度Neがこの目標エンジン回転速度と一致するようにエンジン回転速度を制御するようにしてもかまわない。 Further, as shown in FIG. 53 (d), when the target suction capacity calculation means 243 is the target engine speed calculation means 244 for calculating the target engine speed, that is, when the target suction capacity is the target engine speed. engine speed control means 245, the actual rotational speed Ne is not such may be configured to control the engine rotational speed to coincide with the target engine rotational speed.
図10は第3実施形態で、第1実施形態の図1中のスロットル弁全開時体積効率算出手段16と置き換わるものである。図1と同一部分には同一番号をつけている。 FIG. 10 shows a third embodiment that replaces the throttle valve fully opened volumetric efficiency calculating means 16 in FIG. 1 of the first embodiment. The same parts as those in FIG.
第3実施形態は、吸気弁カム位相(吸気弁の開閉時期)を可変に制御し得る可変バルブタイミング機構(VTC機構)50を備えるものを前提としている。VTC機構50を備えるエンジンでは、吸気弁カム位相が変化し、その影響を受けてスロットル弁全開時体積効率ηvwotが変化する。そこで、実際の吸気カム位相に基づいて第1正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この第1正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いる。
The third embodiment is premised on the provision of a variable valve timing mechanism (VTC mechanism) 50 that can variably control the intake valve cam phase (intake valve opening / closing timing). In an engine equipped with the
具体的に説明すると、スロットル弁全開時体積効率算出手段16は、吸気カム位相検出手段52、最適吸気カム位相算出手段53、吸気カム位相オフセット角算出手段54、正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段55、吸気系平均温度検出手段56、吸気脈動補正係数算出手段57、第1正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段58を備える。
More specifically, the throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 16 includes an intake cam
まず、吸気カム位相検出手段52では、ポジションセンサ2からのポジション信号と、フェーズセンサ3からのフェーズ信号に基づいて実吸気カム位相を検出する。実吸気弁カム位相としては例えば吸気弁閉時期や吸気弁開時期を用いればよい。
First, the intake cam phase detection means 52 detects the actual intake cam phase based on the position signal from the
最適吸気カム位相算出手段53では、エンジン回転速度Neから図11を内容とするテーブルを検索することにより最適吸気カム位相(吸気量が最大となるときの吸気カム位相)を算出する。最適吸気カム位相はエンジン回転速度Neによって大きく変わることが知られている。そこで、図11に示したようにエンジン回転速度Ne毎に最適吸気カム位相を予め記憶して設定しておくことでこれを求めることができる。
The optimum intake cam
吸気カム位相オフセット角算出手段54では、実吸気カム位相と最適吸気カム位相の差分を吸気カム位相オフセット角として算出する。例えば、図12において×印が実吸気カム位相だとすると吸気カム位相オフセット角は図示された値となる。実吸気カム位相は最適吸気カム位相より進角側、遅角側のいずれの側にもくるので、最適吸気カム位相を基点としてオフセット角を求めればよい。 The intake cam phase offset angle calculation means 54 calculates the difference between the actual intake cam phase and the optimum intake cam phase as the intake cam phase offset angle. For example, if the x mark in FIG. 12 is the actual intake cam phase, the intake cam phase offset angle has the value shown in the figure. Since the actual intake cam phase comes to either the advance side or the retard side of the optimum intake cam phase, the offset angle may be obtained using the optimum intake cam phase as a base point.
正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段55では、吸気カム位相オフセット角から図13を内容とするテーブルを検索することにより正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。 The normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency calculating means 55 calculates the normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency by searching a table having the contents shown in FIG. 13 from the intake cam phase offset angle.
吸気カム位相を変化させたときの吸気量の変化を正規化すると、吸気カムオフセット角に対して図13のように上に凸の略2次の曲線を描く。図13に示すこの特性をテーブルにしてエンジンコントローラ10に備えるメモリに記憶させておくことにより吸気カム位相の相違による吸気量の変化を補正する。 When the change in the intake air amount when the intake cam phase is changed is normalized, a substantially quadratic curve convex upward is drawn as shown in FIG. 13 with respect to the intake cam offset angle. This characteristic shown in FIG. 13 is stored as a table in a memory provided in the engine controller 10 to correct a change in intake air amount due to a difference in intake cam phase.
図13において一般的には左右不対称な特性となるエンジンもあるが、図13に示したように大略線対称とすればよい。また、左右のうちの片方だけの特性をテーブルにしてエンジンコントローラ10に備えるメモリに記憶させておいてもよく、この場合にはメモリの節約になる。 In FIG. 13, there is an engine which generally has a left-right asymmetric characteristic, but as shown in FIG. Further, only one of the left and right characteristics may be stored in a memory provided in the engine controller 10 as a table. In this case, memory is saved.
ここで、スロットル弁全開時体積効率に用いる「正規化」とは、最適吸気カム位相にあるときを1.0として、これより吸気カム位相がずれたときを1.0未満の値とすることを意味する。言い換えると、スロットル弁全開時体積効率について用いる「正規化」とは、基準とする状態のときスロットル弁全開時体積効率が1.0となるように定めている。第3実施形態においては、最適カム位相のときが基準とする状態のときである。これに対して、第1実施形態で導入しているスロットル弁全開時体積効率については図4に示したように基準とする状態を定めていないので、1.0を採り得ないことがある。 Here, “normalization” used for the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened is defined as 1.0 when the optimum intake cam phase is present, and less than 1.0 when the intake cam phase deviates therefrom. Means. In other words, the “normalization” used for the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is determined so that the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is 1.0 in the reference state. In the third embodiment, the optimum cam phase is the reference state. On the other hand, as for the volume efficiency when the throttle valve is fully opened introduced in the first embodiment, the reference state is not defined as shown in FIG.
VTC機構50とエンジン仕様がそれほど変わらなければエンジン機種に関係なく図13に示す特性を共通で使用できる。
If the
吸気系平均温度検出手段56では吸気系平均温度Taveを検出する。吸気系平均温度Taveは吸気温度を基準にしてエンジン壁(吸気ポート、燃焼室)の温度によって変化する。その関係は図14のように吸気温度Taとエンジン壁代表温度との差ΔTが大きいほど吸気との熱の授受が多くなり吸気温度Taからの差が大きくなる。そこで、水温センサ51により検出される冷却水温Tw(エンジン壁代表温度)から吸気温度センサ33により検出される吸気温度Taを差し引いて温度差ΔT(=Tw−Ta)を求め、この温度差ΔTより図14を内容とするテーブルを検索することにより吸気温度変化分ΔTaを求め、求めた吸気温度変化分ΔTaを吸気温度Taに加算した値を吸気系平均温度Taveとして算出する。例えば冷却水温Twがエンジンの暖機完了によって吸気温度Taより高くなると、図14において吸気温度変化分ΔTaがプラスとなり、吸気温度Taにこのプラス分ΔTaを加算した値が吸気系平均温度Taveとなる。
The intake system average
吸気脈動補正係数算出手段57では、エンジン回転速度Ne、吸気系平均温度Tave、第1実施形態で算出されている仮想流速u’(または第12実施形態で算出されている流速)に基づいて正規化スロットル弁全開時体積効率の吸気脈動補正係数を算出する。 In the intake pulsation correction coefficient calculating means 57, the normal speed is calculated based on the engine rotational speed Ne, the intake system average temperature Tave, and the virtual flow velocity u ′ calculated in the first embodiment (or the flow velocity calculated in the twelfth embodiment). The intake pulsation correction coefficient for the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened is calculated.
吸気脈動下では図15のように吸気カムオフセット角と正規化スロットル弁全開時体積効率の略2次の関係が大きく変化して、吸気カムオフセット角によらず正規化スロットル弁全開時体積効率がほぼ一定の値を採る(実線参照)。これに対して一点鎖線の特性は吸気脈動がないときの特性である。そこで、吸気脈動の共鳴周波数f0付近では正規化スロットル弁全開時体積効率を第1正規化スロットル弁全開時体積効率に反映させる程度を低くするため吸気脈動補正係数を導入する。この吸気脈動補正係数を導入する範囲は、図16、図17に示したように共鳴周波数f0を略中心にした所定周波数f1〜f2の間である。 Under the intake pulsation, as shown in FIG. 15, the approximately second-order relationship between the intake cam offset angle and the normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency changes greatly, and the normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency does not depend on the intake cam offset angle. Take almost constant value (see solid line). On the other hand, the characteristics of the alternate long and short dash line are characteristics when there is no intake pulsation. Therefore, an intake pulsation correction coefficient is introduced in the vicinity of the resonance frequency f0 of the intake pulsation in order to reduce the degree of reflecting the normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency to the first normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency. The range in which the intake pulsation correction coefficient is introduced is between predetermined frequencies f1 and f2 with the resonance frequency f0 substantially at the center as shown in FIGS.
上記の共鳴周波数f0は次式(ヘルムホルツ共鳴の式)により簡易的に求めることができる。 The resonance frequency f0 can be easily obtained by the following equation (Helmholtz resonance equation).
f0[Hz]=(c[m/s]/2π)
×{(吸気管断面積[m2]/吸気系容積[m2])
×吸気系長さ[m]}^(1/2) …(8)
(8)式の音速cは標準状態の音速c0と、吸気系平均温度Taveと、標準状態の吸気温度T0とから次式により算出する。
f0 [Hz] = (c [m / s] / 2π)
× {(Intake pipe cross-sectional area [m 2 ] / Intake system volume [m 2 ])
× Intake system length [m]} ^ (1/2) (8)
The sound speed c in the equation (8) is calculated from the sound speed c0 in the standard state, the intake system average temperature Tave, and the intake air temperature T0 in the standard state according to the following equation.
c[m/s]=c0×(Tave[K]/T0[K])^(1/2)…(9)
ただし、c0[m/s]:332m/s
T0[K] :298K
また、同じ系の高次の共鳴や他の構造による共鳴系がある場合は、複数の共鳴周波数を設定すればよい。
c [m / s] = c0 × (Tave [K] / T0 [K]) ^ (1/2) (9)
However, c0 [m / s]: 332 m / s
T0 [K]: 298K
If there is a higher-order resonance of the same system or a resonance system with another structure, a plurality of resonance frequencies may be set.
まとめると、吸気系平均温度Taveから(9)式により音速cを算出し、この音速cから(8)式により共鳴周波数f0を算出し、この共鳴周波数f0に対して所定の幅を設けて第1周波数f1[Hz]と第2周波数f2[Hz]を設定する。ここで、周波数fとエンジン回転速度Neとの間にはf[Hz]=(Ne[rpm]/120)×気筒数の関係があるので、f1、f2を次式により回転速度Neと同じ単位[rpm]に変換する。 In summary, the sound speed c is calculated from the intake system average temperature Tave by the expression (9), the resonance frequency f0 is calculated from the sound speed c by the expression (8), and a predetermined width is provided with respect to the resonance frequency f0. A first frequency f1 [Hz] and a second frequency f2 [Hz] are set. Here, since there is a relationship of f [Hz] = (Ne [rpm] / 120) × the number of cylinders between the frequency f and the engine rotational speed Ne, f1 and f2 are the same units as the rotational speed Ne by the following equation. Convert to [rpm].
f1N[rpm]=f1×(120/気筒数)
f2N[rpm]=f2×(120/気筒数)
そして、f1N<Ne<f2Nでありかつ約90m/s(マッハ数で0.2〜0.3)≧仮想流速(または流速)であるとき吸気脈動補正係数=0、それ以外にあるとき吸気脈動補正係数=1とする。このため、吸気脈動補正係数の特性は図18のようになる。
f1N [rpm] = f1 × (120 / number of cylinders)
f2N [rpm] = f2 × (120 / number of cylinders)
When f1N <Ne <f2N and approximately 90 m / s (Mach number 0.2 to 0.3) ≧ virtual flow velocity (or flow velocity) ≧ intake pulsation correction coefficient = 0, otherwise, intake pulsation Correction coefficient = 1. Therefore, the characteristics of the intake pulsation correction coefficient are as shown in FIG.
ここで、約90m/s≧仮想流速(または流速)であるときを条件とするのは、吸気脈動が生じる領域に限定するためである。逆に言うと、約90m/s<仮想流速(または流速)であるときには吸気脈動が消えて共鳴が起こらないので、f1N<Ne<f2Nであっても補正する必要はない(吸気脈動補正係数=1)。 Here, the condition of about 90 m / s ≧ virtual flow velocity (or flow velocity) is to limit the region where intake pulsation occurs. In other words, when approximately 90 m / s <virtual flow velocity (or flow velocity), the intake pulsation disappears and resonance does not occur, so there is no need to correct even if f1N <Ne <f2N (intake pulsation correction coefficient = 1).
第1正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段58では、正規化スロットル弁全開時体積効率と、吸気脈動補正係数とを用いて、次式により第1正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。 The first normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency calculating means 58 calculates the first normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency by the following equation using the normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency and the intake pulsation correction coefficient. .
第1正規化スロットル弁全開時体積効率
=1−(1−正規化スロットル弁全開時体積効率)×吸気脈動補正係数
…(10)
(10)式を具体的に計算してみると、吸気脈動の生じる領域では吸気脈動補正係数=0であるから、第1正規化スロットル弁全開時体積効率=1となる。なお、吸気脈動の生じない領域では第1正規化スロットル弁全開時体積効率=正規化スロットル弁全開時体積効率である。
Volume efficiency when the first normalized throttle valve is fully open
= 1- (1-normalized throttle valve fully open volumetric efficiency) x intake pulsation correction coefficient
(10)
When the equation (10) is specifically calculated, since the intake pulsation correction coefficient = 0 in the region where the intake pulsation occurs, the volume efficiency when the first normalized throttle valve is fully opened = 1. In the region where no intake pulsation occurs, the first normalized throttle valve fully open volumetric efficiency = the normalized throttle valve fully open volumetric efficiency.
このようにして算出した第1正規化スロットル弁全開時体積効率は、第1実施形態のスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いる。 The first normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency calculated in this way is used instead of the throttle valve fully opened volumetric efficiency ηvwot of the first embodiment.
なお、正規化スロットル弁全開時体積効率の前に「第1」をつけたのは後述する実施形態でも正規化スロットル弁全開時体積効率を算出するので、それらと区別するためである。 The reason why “first” is added before the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened is to distinguish the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened in the embodiments described later.
このように第3実施形態によれば、実際の吸気カム位相を検出し、エンジン回転速度Neに応じて最適吸気カム位相を算出し、実吸気カム位相と最適吸気カム位相から吸気カム位相オフセット角を算出し、この吸気カム位相オフセット角に基づいて正規化スロットル全開時体積効率を算出し、エンジン回転速度Neと、吸気系平均温度Taveと、仮想流速または流速とに基づいて吸気脈動補正係数を算出し、この吸気脈動補正係数を前記正規化スロットル弁全開時体積効率に乗算した値を第1正規化スロットル弁全開時体積効率として算出し、この第1正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるので、吸気カム位相の相違や吸気脈動の有無によるスロットル弁全開時体積効率の変化を補正して正規化スロットル弁全開時体積効率を精度よく求めることができる。 In this way, according to the third embodiment shaped state, to detect the actual intake cam phase, and calculates an optimum intake cam phase in accordance with the engine rotational speed Ne, the intake cam phase offset from the actual intake cam phase and the optimal intake cam phase An angle is calculated, and the normalized throttle fully open volumetric efficiency is calculated based on the intake cam phase offset angle, and the intake pulsation correction coefficient is calculated based on the engine speed Ne, the intake system average temperature Tave, and the virtual flow velocity or flow velocity. A value obtained by multiplying the normalized pulsation throttle valve fully open volume efficiency by the intake pulsation correction coefficient is calculated as a first normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency, and the first normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency is calculated. Since it is used instead of the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully open, the change in the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open due to the difference in intake cam phase and the presence or absence of intake pulsation is corrected. -Normalized throttle valve fully open when the volumetric efficiency can be obtained with good accuracy.
第3実施形態では、実際の吸気カム位相を検出し、この実際の吸気カム位相に基づいて正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この正規化スロットル弁全開時体積効率を前記スロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いる場合で説明したが、これに限られるものでない。例えば、目標吸気カム位相を算出し、実際の吸気カム位相がこの目標吸気カム位相と一致するように制御する吸気カム位相制御手段とを備えるエンジンでは、目標吸気カム位相に基づいて正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この正規化スロットル弁全開時体積効率を前記スロットル弁全開時体積効率に代えて用いればよい。 In the third embodiment, the actual intake cam phase is detected, the normalized throttle valve fully open volumetric efficiency is calculated based on the actual intake cam phase, and the normalized throttle valve fully open volumetric efficiency is calculated as the throttle valve fully open. Although the case where the hourly volume efficiency ηvwot is used instead is described, the present invention is not limited to this. For example, in an engine having an intake cam phase control means for calculating a target intake cam phase and controlling the actual intake cam phase so as to coincide with the target intake cam phase, a normalized throttle valve based on the target intake cam phase calculating the fully open time volumetric efficiency, have good be used in place of the normalized throttle valve fully open when the volumetric efficiency in the throttle valve fully open when the volumetric efficiency.
図19は第4実施形態、図20は第5実施形態、図22は第6実施形態、図24は第7実施形態、図26は第8実施形態、図29は第9実施形態で、第1実施形態の図1中のスロットル弁全開時体積効率算出手段16とそれぞれ置き換わるものである。 19 is a fourth embodiment, FIG. 20 is a fifth embodiment, FIG. 22 is a sixth embodiment, FIG. 24 is a seventh embodiment, FIG. 26 is an eighth embodiment, FIG. 29 is a ninth embodiment, 1 is replaced with the volume efficiency calculating means 16 when the throttle valve is fully opened in FIG.
ここで、スロットル弁全開時体積効率について用いる「正規化」はこれら第4実施形態〜第9実施形態でも用いている。すなわち、図19に示す第4実施形態では目標EGR率Megrがゼロのとき、図20に示す第5実施形態では冷却水温Twと吸気温度Taの温度差ΔTがゼロのとき、図22に示す第6実施形態では冷却水温Twが基準温度である80℃のとき、図24に示す第7実施形態では目標当量比TFBYAが1.0のとき(目標空燃比が理論空燃比のとき)、図26に示す第8実施形態では吸気制御弁が閉状態のとき、図29に示す第9実施形態ではターボ過給機111が働いていないときがそれぞれ基準となる状態のときであり、このとき第4実施形態の第2正規化スロットル弁全開時体積効率、第5実施形態の第3正規化スロットル弁全開時体積効率、第6実施形態の第4正規化スロットル弁全開時体積効率、第7実施形態の第5正規化スロットル弁全開時体積効率、第8実施形態の第6正規化スロットル弁全開時体積効率、第9実施形態の第7正規化スロットル弁全開時体積効率がそれぞれ1.0となる、
図19に示す第4実施形態は、EGR装置を備えるものを前提としている。EGR装置は、吸気通路22と排気通路23を連通するEGR通路24、EGR通路24の開口面積を可変に調整し得るEGR弁25、EGR弁25を駆動するアクチュエータ26からなっている。このようなEGR装置を備えるエンジンでは、吸気通路22にEGRガスが導入されるときにはその影響を受けてスロットル弁全開時体積効率が変化する。そこで、目標EGR率に基づいて正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。具体的には目標EGR率がゼロのときを基準の状態とする正規化スロットル弁全開時体積効率を導入する。すなわち、EGRが働くときには目標EGR率に応じたEGRガスの導入分だけスロットル弁全開時体積効率が低下するとみなすことで正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。
Here, the “normalization” used for the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened is also used in the fourth to ninth embodiments. That is, when the target EGR rate Megr is zero in the fourth embodiment shown in FIG. 19, and when the temperature difference ΔT between the cooling water temperature Tw and the intake air temperature Ta is zero in the fifth embodiment shown in FIG. In the sixth embodiment, when the cooling water temperature Tw is 80 ° C., which is the reference temperature, and in the seventh embodiment shown in FIG. 24, when the target equivalent ratio TFBYA is 1.0 (when the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio), FIG. In the eighth embodiment shown in FIG. 29, the intake control valve is in the closed state, and in the ninth embodiment shown in FIG. 29, the time when the
The fourth embodiment shown in FIG. 19 is premised on the provision of an EGR device. The EGR device includes an
図19において、スロットル弁全開時体積効率算出手段16は、目標EGR率算出手段61、第2正規化スロットル全開時体積効率算出手段62を備える。 In FIG. 19, the throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 16 includes a target EGR rate calculating means 61 and a second normalized throttle fully open volumetric efficiency calculating means 62.
目標EGR率算出手段61では、運転条件(エンジンの負荷と回転速度Ne)に応じて目標EGR率Megrを算出する。目標EGR率Megrに代えてEGR弁25の開度から推定した実EGR率でもよい。
The target EGR rate calculation means 61 calculates the target EGR rate Megr according to the operating conditions (engine load and rotational speed Ne). The actual EGR rate estimated from the opening degree of the
第2正規化スロットル全開時体積効率算出手段62では、1−Megrの値を第2正規化スロットル全開時体積効率として算出する。すなわち、第2正規化スロットル弁全開時体積効率は目標EGR率Megrがゼロのとき1.0であり、目標EGR率Megrが大きくなるほど1.0より小さくなる値である。 The second normalized throttle fully opened volumetric efficiency calculating means 62 calculates a value of 1-Megr as the second normalized throttle fully opened volumetric efficiency. That is, the volume efficiency when the second normalized throttle valve is fully opened is 1.0 when the target EGR rate Megr is zero, and is a value that becomes smaller than 1.0 as the target EGR rate Megr increases.
このようにして算出した第2正規化スロットル弁全開時体積効率は、第1実施形態のスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いる。 The second normalized throttle valve fully open volumetric efficiency calculated in this way is used instead of the throttle valve fully open volumetric efficiency ηvwot of the first embodiment.
第4実施形態によれば、目標EGR率Megrを算出し、この目標EGR率Megrに基づいて第2正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この第2正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるので、EGRガスの導入によるスロットル弁全開時体積効率の変化を補正して正規化スロットル弁全開時体積効率を精度よく求めることができる。 According to the fourth embodiment forms state, calculates a target EGR rate Megr, calculates a second normalized throttle valve fully open when volumetric efficiency on the basis of the target EGR rate Megr, the second normalization throttle valve fully open when the volumetric efficiency Is used instead of the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully open, the change in the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened due to the introduction of EGR gas can be corrected to accurately determine the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open.
第4実施形態では 外部EGR装置としてのEGR弁25について説明したが、EGRの方法はこれに限定されるものでなく、他に内部EGR装置を備えるエンジンがある。例えば排気弁に対してVTC機構を設けたものでは、排気カム位相(排気弁の開閉時期など)を変更することで燃焼室内に残留する既燃ガスの量、つまりEGR率を可変に制御できるため、排気弁に対するVTC機構が内部EGR装置として機能する。こうした内部EGR装置を備えるエンジンの場合にも第4実施形態を適用できる。すなわち、内部EGR装置を備えるエンジンの場合には、上記の目標EGR率Megrに代えて、内部EGR率の目標値や実際値を用いればよい。
Although the
図20に示す第5実施形態において、スロットル弁全開時体積効率算出手段16としての第3正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段71では、水温センサ51からの冷却水温Twより吸気温度センサ33からの吸気温度Taを差し引いた値を温度差ΔT(=Tw−Ta)として求め、この温度差ΔTから図21を内容とするテーブルを検索することにより第3正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。図21のように第3正規化スロットル弁全開時体積効率は、温度差ΔTがゼロのとき1.0となり、温度差ΔTが正の値で大きくなるほど1.0より小さくなる値である。例えば、温度差ΔTがプラスつまり冷却水温Twが吸気温度Taより高いときには吸気は冷却水から熱を受けて上昇し、このときスロットル弁全開時体積効率が低下することを図21の特性図が表している。温度差ΔTがマイナスの例としては、例えば車両を暖かいガレージの中においていて冷たい外気に出した直後がある。冷却水温Twはエンジン壁代表温度であり、これに代えてエンジン油温でもよい。図21に示した特性はエンジンの機種毎に適合する必要がある。
In the fifth embodiment shown in FIG. 20, the third normalized throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 71 as the throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 16 uses the cooling water temperature Tw from the
吸気温度Taより冷却水温Tw(エンジン壁代表温度)が高いときには吸気密度が低下しその吸気密度の低下による圧力損失でスロットル弁全開時体積効率が低下するのであるが、第5実施形態によれば、冷却水温Tw(エンジン壁代表温度)と吸気温度Taを検出し、冷却水温Twより吸気温度Taを差し引いた値である温度差ΔTに基づいて第3正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この第3正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるので、吸気温度Taより冷却水温Twが高いときにおいても、スロットル弁全開時体積効率の変化を補正して正規化スロットル弁全開時体積効率を精度よく求めることができる。 Although the intake air temperature Ta from the cooling water temperature Tw throttle valve fully open when the volumetric efficiency at a pressure drop due to the decrease in the intake air density decreases the intake air density when (the engine walls representative temperature) is high is being lowered, according to the fifth form status For example, the coolant temperature Tw (engine wall representative temperature) and the intake air temperature Ta are detected, and the volume efficiency when the third normalized throttle valve is fully opened is calculated based on the temperature difference ΔT that is the value obtained by subtracting the intake air temperature Ta from the coolant temperature Tw. Since the third normalized throttle valve fully open volumetric efficiency is used in place of the throttle valve fully open volumetric efficiency ηvwot, even when the coolant temperature Tw is higher than the intake air temperature Ta, the change in the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is corrected. Thus, the volumetric efficiency when the normalized throttle valve is fully opened can be obtained with high accuracy.
図22に示す第6実施形態において、スロットル弁全開時体積効率算出手段16としての第4正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段81では、水温センサ51からの冷却水温Twより図23を内容とするテーブルを検索することにより第4正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。図23のように第4正規化スロットル弁全開時体積効率は、冷却水温Twが80℃のとき1.0となり、冷却水温Twがこの80℃より大きくなるほど1.0より小さくなる値である。図23において80℃は暖機完了温度(基準温度)である。80℃以上では吸気が冷却水から熱を受けて上昇し、このときスロットル弁全開時体積効率が低下することを図23の特性図が表している。なお、80℃はあくまで一例であり、図23に示した特性はエンジンの機種毎に適合する必要がある。
In the sixth embodiment shown in FIG. 22, the fourth normalized throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 81 as the throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 16 includes FIG. 23 based on the cooling water temperature Tw from the
第6実施形態によれば、冷却水温Tw(エンジン壁代表温度)に基づいて第4正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この第4正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるので、第5実施形態と同様の作用効果が得られる。第6実施形態は第5実施形態の簡易版という位置づけであり、第6実施系形態のように冷却水温Twだけに依存させて正規化スロットル弁全開時体積効率を算出させてもある程度の精度を得ることができる。 According to the sixth form state, the fourth calculating the normalized throttle valve fully open when volumetric efficiency based on the coolant temperature Tw (engine walls representative temperature), the throttle valve fully opened the fourth normalized throttle valve fully open when the volumetric efficiency Since it is used instead of the hourly volume efficiency ηvwot, the same effect as the fifth embodiment can be obtained. The sixth embodiment is a simplified version of the fifth embodiment, and even if the normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency is calculated depending on only the cooling water temperature Tw as in the sixth embodiment, a certain degree of accuracy is achieved. Obtainable.
図24に示す第7実施形態において、スロットル弁全開時体積効率算出手段16としての第5正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段91では、目標当量比TFBYA(目標空燃比)から図25を内容とするテーブルを検索することにより第5正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。図25のように第5正規化スロットル弁全開時体積効率は、目標当量比TFBYAが1.0のとき1.0であり、目標当量比TFBYAが1.0を超える領域(リッチ領域)では目標当量比TFBYAが大きくなるほど1.0を超えて大きくなり、この反対に目標当量比TFBYAが1.0未満の領域(リーン領域)では目標当量比TFBYAが小さくなるほど1.0より小さくなる値である。 In the seventh embodiment shown in FIG. 24, the fifth normalized throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 91 as the throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 16 includes FIG. 25 from the target equivalent ratio TFBYA (target air-fuel ratio). The volume efficiency when the fifth normalized throttle valve is fully opened is calculated by searching the table. As shown in FIG. 25, the volume efficiency when the fifth normalized throttle valve is fully opened is 1.0 when the target equivalent ratio TFBYA is 1.0, and the target is in the region where the target equivalent ratio TFBYA exceeds 1.0 (rich region). The larger the equivalent ratio TFBYA is, the larger the value exceeds 1.0. On the contrary, in the region where the target equivalent ratio TFBYA is less than 1.0 (lean region), the value becomes smaller than 1.0 as the target equivalent ratio TFBYA decreases. .
図25においてリッチ領域で正規化スロットル弁全開時体積効率が1.0を超える値となるのは、リッチ領域のように理論空燃比の混合気の燃料より多いと燃料噴射弁29(図43参照)より噴射された燃料噴霧の気化に伴う冷却効果が高まりスロットル弁全開時体積効率が大きくなるためである。図25に示す特性は、燃料の種類、燃料噴射弁29や吸気ポート形状の仕様に大差なければエンジン仕様に関係なく共通で用いることができる。
In FIG. 25, the volumetric efficiency when the normalized throttle valve is fully open exceeds 1.0 in the rich region when there is more fuel than the stoichiometric air-fuel ratio fuel as in the rich region (see FIG. 43). This is because the cooling effect due to the vaporization of the injected fuel spray increases and the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened increases. The characteristics shown in FIG. 25 can be used in common regardless of the engine specifications as long as they do not greatly differ from the specifications of the fuel type, the
上記の目標当量比TFBYAは第13実施形態で後述するように燃料噴射パルス幅Tiの演算時に算出される値である。 The target equivalent ratio TFBYA is a value calculated when calculating the fuel injection pulse width Ti as described later in the thirteenth embodiment.
燃料は気化する際に気化熱を奪って吸気弁や吸気そのものを冷却する。すなわち、燃料が多いほど冷却効果が高まりスロットル弁全開時体積効率が向上するのであるが、第7実施形態によれば、燃料の多さを表す目標当量比TFBYAに基づいて第5正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この第5正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるので、理論空燃比の混合気の燃料よりも多い燃料のときにも、スロットル弁全開時体積効率の変化を補正して正規化スロットル弁全開時体積効率を精度よく求めることができる。 When fuel is vaporized, it takes heat of vaporization and cools the intake valve and the intake air itself. That is, fuel is higher cooling effect is enhanced throttle valve fully open when the volumetric efficiency often is to increase, according to the seventh type state, fifth normalized throttle based on the target equivalent ratio TFBYA representing the abundance of fuel The volume efficiency when the valve is fully open is calculated, and the volume efficiency when the fifth normalized throttle valve is fully opened is used instead of the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully open. The volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened can be accurately obtained by correcting the change in the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened.
第7実施形態では、目標当量比TFBYA(目標空燃比)で説明したが、この目標当量比TFBYAに代えて実当量比(実空燃比)でもかまわない。ここでいう実当量比とは次の値である。燃費向上のため所定の運転域において理論空燃比(このとき目標当量比は1.0)よりリーン空燃比(このとき目標当量比は1.0より小さな値)へと切換えて運転しているエンジンがある。理論空燃比よりリーン空燃比の切換時やこの逆への切換時に空燃比をステップ的に切換えたのでは運転ショックが生じることがあるので、ランプ処理などを行って緩やかに空燃比を切換えている。この場合に、目標当量比に対してランプ処理の施された値が実当量比である。 In the seventh embodiment has been described in the target equivalent ratio TFBYA (target air-fuel ratio), has such may the target equivalent ratio the actual equivalence ratio in place of TFBYA even (actual air-fuel ratio). The actual equivalent ratio here is the following value. An engine that is switched from a stoichiometric air-fuel ratio (at this time, the target equivalent ratio is 1.0) to a lean air-fuel ratio (at this time, the target equivalent ratio is less than 1.0) in a predetermined operating range in order to improve fuel efficiency. There is. If the air-fuel ratio is switched stepwise when switching the lean air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio or vice versa, a driving shock may occur, so the air-fuel ratio is switched slowly by performing ramp processing etc. . In this case, the value obtained by performing the ramp process with respect to the target equivalent ratio is the actual equivalent ratio.
図26に示す第8実施形態において、吸気制御弁(可変吸気装置)への開閉指令値を受ける第6正規化スロットル弁全開時体積効率算出手段91では、吸気制御弁への開指令値のときにエンジン回転速度Neから図28を内容とするテーブルを検索することにより第6正規化スロットル弁全開時体積効率を算出する。図28のように第6正規化スロットル弁全開時体積効率は、吸気制御弁が閉状態(基準の状態)にあるとき1.0であり、吸気制御弁が開状態にあるときエンジン回転速度Neに応じ1.0より大きくなったり1.0より小さくなったりする値である。 In the eighth embodiment shown in FIG. 26, the sixth normalized throttle valve fully open volumetric efficiency calculating means 91 that receives the open / close command value for the intake control valve (variable intake device) is the open command value for the intake control valve. The sixth normalized throttle valve fully open volumetric efficiency is calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 28 from the engine speed Ne. As shown in FIG. 28, the volume efficiency when the sixth normalized throttle valve is fully open is 1.0 when the intake control valve is in the closed state (reference state), and the engine speed Ne when the intake control valve is in the open state. Depending on the value, the value is larger than 1.0 or smaller than 1.0.
上記の吸気制御弁は、吸気管集合部より吸気ポートまでの吸気管長を可変に制御し得る可変吸気装置として機能する。6気筒エンジンに対する吸気制御弁102の例を図27に示すと、吸気制御弁102が閉じている状態では吸気管集合部103より吸気ポート104までの吸気管長が長くなって中低速トルクが豊かになり、これに対して吸気制御弁102を開くと吸気管長が短くなって高速トルクが豊かな特性になる。
The intake control valve functions as a variable intake device that can variably control the intake pipe length from the intake pipe assembly to the intake port. FIG. 27 shows an example of the
可変吸気装置には吸気ポート長自体を伸縮したりするものなど様々なタイプがあるので、図28に示した特性はエンジンに備わる可変吸気装置に合わせてエンジン機種毎に適合する。 Since there are various types of variable intake devices such as the one that expands and contracts the intake port length itself, the characteristics shown in FIG. 28 are adapted to each engine model according to the variable intake device provided in the engine.
多気筒エンジンにおいては吸気制御弁によって吸気管集合部より吸気ポートまでの吸気管長を変えて体積効率の向上をはかることがあるのであるが、第8実施形態によれば、この吸気制御弁への開閉指令値に基づいて、第6正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この第6正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるので、吸気管集合部より吸気ポートまでの吸気管長を可変に制御する場合でも、スロットル弁全開時体積効率の変化を補正して正規化スロットル弁全開時体積効率を精度よく求めることができる。 Although there is possible to improve the volumetric efficiency by changing the intake pipe length of the intake port to the intake pipe collecting portion by the intake control valve in a multi-cylinder engine, according to the eighth embodiment-shaped state, to the intake control valve Based on the opening / closing command value, the volume efficiency when the sixth normalized throttle valve is fully opened is calculated, and the volume efficiency when the sixth normalized throttle valve is fully opened is used in place of the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened. Even when the intake pipe length from the intake section to the intake port is variably controlled, the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open can be accurately determined by correcting the change in the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open.
図29に示す第9実施形態は、ターボ過給機111を備えるエンジンを前提としている。ターボ過給機111を備えるエンジンでは、ターボ過給機111が働くときスロットル弁全開時体積効率が大きくなる。そこで、実際の過給圧に基づいて正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いる。具体的には、過給圧検出手段としての過給圧センサ112はコレクタ27周辺に設置され、スロットル弁21の上流圧力(つまり過給圧)を検出する。過給圧センサ112の信号をそのまま使うと圧力脈動の影響を受けてしまうので、過給圧センサ112の信号に対してなまし処理を付加する。過給機はターボ過給機111に限らず、機械式の過給機でもかまわない。
The ninth embodiment shown in FIG. 29 is based on an engine including a
過給圧センサ112により検出される過給圧と大気圧センサ34により検出される大気圧Paとが入力される第7正規化スロットル全開時体積効率算出手段113では、過給圧を大気圧Paで除した値(過給圧/Pa)を第7正規化スロットル弁全開時体積効率として算出する。第7正規化スロットル弁全開時体積効率はターボ過給機111が作動していない状態(過給圧が大気圧に等しい)で1.0となり、ターボ過給機111が作動して過給圧が大気圧Paより高くなるほど1.0より大きくなる値である。
In the seventh normalized throttle fully opened volumetric efficiency calculating means 113 to which the supercharging pressure detected by the supercharging
大気圧センサ34を設けているのは標準状態の大気圧より外れた場合を考慮するためであるので、標準状態でかまわないのなら、大気圧を標準状態の大気圧としてよい(このときは大気圧センサ34は不要)。
Since the
第9実施形態によれば、ターボ過給機111を備え、実際の過給圧を検出し、この過給圧と大気圧の比を第7正規化スロットル弁全開時体積効率として算出し、この第6正規化スロットル弁全開時体積効率をスロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるので、過給による圧力上昇よってスロットル弁全開時体積効率が大幅に上昇する場合おいても、スロットル弁全開時体積効率の変化を補正して正規化スロットル弁全開時体積効率を精度よく求めることができる。
According to a ninth embodiment shaped state, with the
大気圧として標準状態の値を用いるときには、高価な大気圧センサを使わなくとも略同等の効果を発揮することができる。 When the standard value is used as the atmospheric pressure, substantially the same effect can be exhibited without using an expensive atmospheric pressure sensor.
第9実施形態では、実際の過給圧に基づいて正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この正規化スロットル弁全開時体積効率を前記スロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いる場合で説明したが、目標過給圧を算出し、実際の過給圧がこの目標過給圧と一致するように過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えるエンジンでは、目標過給圧に基づいて正規化スロットル弁全開時体積効率を算出し、この正規化スロットル弁全開時体積効率を前記スロットル弁全開時体積効率ηvwotに代えて用いるようにしてもかまわない。 In the ninth embodiment, the normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency is calculated based on the actual boost pressure, and this normalized throttle valve fully opened volumetric efficiency is used instead of the throttle valve fully opened volumetric efficiency ηvwot. As described above, in an engine having a supercharging pressure control means for calculating a target supercharging pressure and controlling the supercharging pressure so that the actual supercharging pressure coincides with the target supercharging pressure, the target supercharging pressure is reduced to the target supercharging pressure. based calculates the normalized throttle valve fully open when volumetric efficiency, yet such may also be the normalized throttle valve fully open when the volumetric efficiency as used in place of the throttle valve fully open when volumetric efficiency Itavwot.
図30は第10実施形態、図36は第11実施形態、図41は第12実施形態、図43は第13実施形態、図44は第14実施形態、図46は第15実施形態で、これら6つの実施形態は、図1に示す第1実施形態の体積効率算出手段11により算出されている体積効率ηvを、エンジン部品(EGR弁25やエアフローメータ141)の診断やエンジン制御(燃料噴射量の制御など)に用いるものである。
30 shows the tenth embodiment, FIG. 36 shows the eleventh embodiment, FIG. 41 shows the twelfth embodiment, FIG. 43 shows the thirteenth embodiment, FIG. 44 shows the fourteenth embodiment, and FIG. 46 shows the fifteenth embodiment. In the six embodiments, the volume efficiency ηv calculated by the volume efficiency calculation means 11 of the first embodiment shown in FIG. 1 is used to diagnose engine components (
まず、図30に示す第10実施形態は、EGR弁25(EGR装置)を備えているエンジンを前提として、第1実施形態の体積効率算出手段11により算出されている体積効率ηvに基づいてEGR弁25に閉故障があるか否かを診断するものである。第1実施形態の図1、第4実施形態の図19と同一部分には同一番号を付している。
First, the tenth embodiment shown in FIG. 30 is based on the volumetric efficiency ηv calculated by the volumetric efficiency calculating means 11 of the first embodiment on the premise of an engine equipped with an EGR valve 25 (EGR device). It is diagnosed whether or not the
詳述すると図30においてエンジンコントローラ10には体積効率算出手段11、目標EGR率算出手段61のほか、充填効率推定値算出手段132、充填効率検出手段133、EGR弁閉故障判定手段134を備える。 Specifically, in FIG. 30, the engine controller 10 includes a filling efficiency estimated value calculating means 132, a filling efficiency detecting means 133, and an EGR valve closing failure determining means 134 in addition to the volumetric efficiency calculating means 11 and the target EGR rate calculating means 61.
充填効率推定値算出手段132では第1実施形態の体積効率算出手段11により算出されている体積効率ηv、吸気温度センサ33により検出される吸気温度Ta、大気圧センサ34により検出される大気圧Paに基づいて次式により充填効率推定値ηcestを算出する。
In the charging efficiency estimated value calculating means 132, the volume efficiency ηv calculated by the volume efficiency calculating means 11 of the first embodiment, the intake air temperature Ta detected by the intake
ηcest=(Pa/P0)×(T0/Ta)×ηv …(11)
ただし、P0[kPa]:標準状態の吸気圧力(99kPa)、
T0[K] :標準状態の吸気温度(298K)、
(11)式は、第2実施形態のところで前述した上記(4)式を、充填効率について解いた式と同様の式である。
ηcest = (Pa / P0) × (T0 / Ta) × ηv (11)
However, P0 [kPa]: standard intake pressure (99 kPa),
T0 [K]: Standard intake air temperature (298K),
The expression (11) is the same as the expression obtained by solving the above-described expression (4) with respect to the charging efficiency in the second embodiment.
充填効率検出手段133では実際の充填効率を検出する。これについては、コレクタ応答モデルを用いて1吸気当たりのシリンダ空気質量を演算するようにした技術が特開2000−161113号公報に記載されているので、この1吸気当たりのシリンダ空気質量を用いて充填効率を検出する。 The filling efficiency detection means 133 detects the actual filling efficiency. Regarding this, since a technique for calculating the cylinder air mass per intake using a collector response model is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-161113, the cylinder air mass per intake is used. Detect the filling efficiency.
図31は充填効率検出手段133のブロック図である。図31において、充填効率検出手段133は、電圧→流量演算手段151、エアフローメータ誤差補正手段152、吸気脈動なまし処理手段153、圧力変化量演算手段154、1吸気当たりシリンダ吸気質量演算手段155、充填効率検出値演算手段156を備える。 FIG. 31 is a block diagram of the filling efficiency detection means 133. In FIG. 31, the charging efficiency detection means 133 includes voltage → flow rate calculation means 151, air flow meter error correction means 152, intake pulsation smoothing processing means 153, pressure change amount calculation means 154, cylinder intake mass calculation means 155 per intake air, A filling efficiency detection value calculation means 156 is provided.
ホットワイヤ式のエアフローメータ141の出力電圧を受ける電圧→流量演算手段151では、このエアフローメータ出力電圧から所定のテーブルを検索することにより空気流量Q0(質量流量)に変換する。エアフローメータ誤差補正手段152ではこの空気流量Q0に補正係数を乗算した値を誤差補正後の空気流量Qafmとして算出する。ここで、補正係数はエンジン回転速度Neと、図1により得られている仮想流速(またはスロットル弁開度)とから所定のマップを検索して求められる値である。空気流量Q0の補正は吸気脈動の影響を受けて空気流量Q0が大きくなり過ぎるのを補正するためのものである。
The voltage receiving the output voltage of the hot wire type
吸気脈動なまし処理手段153では誤差補正後の空気流量Qafmに対して次式によりなまし処理を実行して単位時間当たりスロットル弁通過空気流量Mtを算出する。
The intake pulsation
Mt=Qafm×加重平均係数+(1−加重平均係数)×Mt(前回値)
…(12)
ただし、Mt(前回値):Mtの前回値、
コレクタ圧力センサ142により検出されるコクレタ27圧力Pcolを入力するコレクタ圧力変化量演算手段154では、コレクタ圧力変化量ΔP(=Pcol−Pcol(前回値))を算出する。
Mt = Qafm × weighted average coefficient + (1−weighted average coefficient) × Mt (previous value)
(12)
Where Mt (previous value): previous value of Mt,
The collector pressure change amount calculation means 154 that inputs the
1吸気当たりシリンダ吸気質量演算手段155では、次式により1吸気当たりシリンダ吸気質量Mcを演算する。 The cylinder intake mass calculation means 155 per intake air calculates the cylinder intake mass Mc per intake air according to the following equation.
Mc0=Mt−ΔP×Vcol/(R・Ta) …(13)
Mc=係数×(Mc0/Ne)/気筒数 …(14)
ただし、Vcol:コレクタ容積、
Ta :吸気温度、
R :ガス定数、
充填効率検出値演算手段156では次式により充填効率検出値ηcrealを演算する。
Mc0 = Mt−ΔP × Vcol / (R · Ta) (13)
Mc = coefficient × (Mc0 / Ne) / number of cylinders (14)
Where Vcol: collector volume,
Ta: intake air temperature,
R: gas constant,
The filling efficiency detection value calculation means 156 calculates the filling efficiency detection value ηcreal by the following equation.
ηcreal=Mc/Mcbase …(15)
ただし、Mcbase:標準状態の1吸気当たりシリンダ吸気質量(一定値)、
図30に戻り、EGR弁閉故障判定手段134では次のようにしてEGR弁25に閉故障が生じているか否かを判定する。すなわち、充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestを比較して充填効率検出値ηcrealが異常とみなせるほど大きいときにEGR弁25に閉故障があると診断する。具体的に説明すると、図32は充填効率推定値ηcest(破線参照)と、EGR弁25の閉故障によりEGRガスが吸気通路22に導入されなかったときの充填効率検出値ηcreal(実線参照)とを重ねて示したもので、充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値ηcestより大きくなる側に外れる突起が生じている。これは、EGR弁25を開いてEGRガスを導入しようとしているのにEGR弁25の閉故障により実際にはEGRガスが入らないと、燃焼室に推定値より実際の吸気量が多く入るためであり、EGRを行う運転域でこのような充填効率検出値ηcrealの突起が現れる。この場合、図32に示す特性は両対数表示なので、実数表示における充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestの差は図32においては比(ずれ率)となり、ずれ率は目標EGR率が大きいほど大きくなる。
ηcreal = Mc / Mcbase (15)
However, Mcbase: cylinder intake mass per intake (standard value) in the standard state,
Returning to FIG. 30, the EGR valve closing failure determination means 134 determines whether or not a closing failure has occurred in the
さて、図33のように横軸に目標EGR率を、縦軸にEGR弁25の閉故障時の充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestのずれ率(=ηcreal/ηcest)を採ると、両者のあいだにに比例関係(相関)が成立し、しかもずれ率と目標EGR率とが略同等となる。このため、この相関線に近いときにはEGR弁25に閉故障の疑いがあるといえる。しかし、実際にはずれ率や目標EGR率にも誤差を含んでいるので、特にずれ率や目標EGR率の数値の小さいところでは正確な診断が難しくなる。そこで、EGR弁25の閉故障診断の確からしさを向上するためにずれ率や目標EGR率の誤差が小さくて確実にEGR弁25の閉故障を診断(検出)できる条件(あるいは領域)を設定する。すなわち、図34に示したように、ずれ率が所定の「閉故障判定ずれ率」以下の領域や目標EGR率が所定の「更新許可EGR率」以下の領域を、EGR弁25の閉故障判定領域から除き、ずれ率が「閉故障判定ずれ率」を超えかつ目標EGR率が「更新許可EGR率」を超えている領域のみをEGR弁25の閉故障判定領域として設定する。
As shown in FIG. 33, when the target EGR rate is taken on the horizontal axis and the deviation rate (= ηcreal / ηcest) between the charging efficiency detection value ηcreal and the estimated charging efficiency value ηcest when the
図35に示すフローチャートはEGR弁25に閉故障が生じているか否かを判定するためのもので、EGR弁閉故障判定手段134で行われる操作を示している。図35のフローは一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。
The flowchart shown in FIG. 35 is for determining whether or not the
図35においてステップ161では充填効率推定値算出手段132により算出される充填効率推定値ηcest、充填効率検出手段133により検出される充填効率検出値ηcreal、エンジン回転速度Ne、冷却水温Tw、目標EGR率Megr、図1の仮想流速または仮想マッハ数算出手段17により算出される仮想流速または仮想マッハ数のうち仮想流速を読み込む。 In FIG. 35, in step 161, the estimated charging efficiency value η cest calculated by the estimated charging efficiency value calculating means 132, the detected charging efficiency value η creal detected by the charging efficiency detecting means 133, the engine speed Ne, the cooling water temperature Tw, the target EGR rate. The virtual flow velocity is read from the virtual flow velocity or the virtual Mach number calculated by the Megr, the virtual flow velocity or virtual Mach number calculation means 17 in FIG.
ステップ162ではずれ率更新条件が成立しているか否かをみる。ずれ率更新条件は次の各条件が成立しているか否かをみて全ての条件が成立している場合に、ずれ率更新条件が成立したと判断し、一つでも成立していなければ、ずれ率更新条件が成立したと判断しない。
In
イ)EGR弁25が非故障状態であること。
A) The
ロ)エンジン回転速度Neが所定回転速度(アイドル回転速度)以上であること。 B) The engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotational speed (idle rotational speed).
ハ)充填効率検出値ηcrealまたは充填効率推定値ηcestの所定時間当たり変化率 が所定値以下であること。 C) The rate of change per predetermined time of the charging efficiency detection value ηcreal or the charging efficiency estimated value ηcest is not more than a predetermined value.
ニ)冷却水温Twが所定温度以上であること。エンジン油温をも検出しているときに は冷却水温Twかエンジン油温の少なくとも一方が所定温度以上であること。 D) The cooling water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined temperature. When the engine oil temperature is also detected, at least one of the coolant temperature Tw and the engine oil temperature must be equal to or higher than the predetermined temperature.
ホ)仮想流速が略60〜100m/s以上の高流速状態であること。 E) The virtual flow velocity is in a high flow velocity state of approximately 60 to 100 m / s or more.
ヘ)上記イ)〜ホ)の成立状態が所定時間以上継続したこと。 F) The establishment of the above a) to e) has continued for a predetermined time or more.
上記ハ)の成立を要求するのは定常においてEGR弁25の閉故障判定を行うためである。上記ニ)の成立を要求するのはエンジンの暖機完了後にEGR弁25の閉故障判定を行うためである。上記ホ)の成立を要求するのはこの領域でのみ図32に示した突起が出現するためである。
The establishment of the above (c) is required in order to determine whether the
ずれ率更新条件が成立していればステップ163に進み、目標EGR率Megrと所定の更新許可EGR率を比較する。更新許可EGR率は図34に示した閉故障判定しない領域の境界を定める目標EGR率(適合値)のことである。目標EGR率Megrが更新許可EGR率以下であるときにはそのまま今回の処理を終了する。 If the deviation rate update condition is satisfied, the process proceeds to step 163, and the target EGR rate Megr is compared with a predetermined update permission EGR rate. The update permission EGR rate is the target EGR rate (adapted value) that defines the boundary of the region where the closed failure determination is not shown in FIG. When the target EGR rate Megr is less than or equal to the update permission EGR rate, the current process is terminated.
目標EGR率Megrが更新許可EGR率を超えているときにはステップ164に進み充填効率検出値ηcrealとこの充填効率推定値ηcestとの比をずれ率として、つまり次式によりずれ率tmpを算出する。 When the target EGR rate Megr exceeds the update permission EGR rate, the routine proceeds to step 164, where the ratio between the charging efficiency detection value ηcreal and the estimated charging efficiency value ηcest is set as the shift rate, that is, the shift rate tmp is calculated by the following equation.
tmp=ηcreal/ηcest …(16)
ステップ165では次式によりずれ率の加重平均値tmpaveを算出する。
tmp = ηcreal / ηcest (16)
In
tmpave=(tmp+15×tmpave(前回))/16 …(17)
ただし、tmpave(前回):tmpの前回値、
ステップ166ではずれ率更新終了判定カウンタcnt(ゼロに初期設定)を1だけインクリメントし、ステップ167でそのずれ率更新終了判定カウンタcntと16を比較する。ずれ率量更新終了判定カウンタcntが16を超えていなければそのまま今回の処理を終了する。
tmpave = (tmp + 15 × tmpave (previous)) / 16 (17)
However, tmpave (previous): previous value of tmp,
In step 166, the deviation rate update completion determination counter cnt (initially set to zero) is incremented by 1. In step 167, the deviation rate update completion determination counter cnt and 16 are compared. If the deviation rate amount update completion determination counter cnt does not exceed 16, the current process is terminated.
次回よりステップ164〜166の操作を繰り返すと、やがてずれ率更新終了判定カウンタcntが16を超えるので、このときにはステップ168に進み、ずれ率加重平均値tmpaveと所定の閉故障判定ずれ率とを比較する。閉故障判定ずれ率は図34に示した閉故障判定しない領域の境界を定めるずれ率(適合値)のことである。ずれ率加重平均値tmpaveが閉故障判定ずれ率を超えたときにはステップ169に進んでEGR弁25に閉故障が生じていると判定する。これに対して、ずれ率加重平均値tmpaveが閉故障判定ずれ率以下であるときにはステップ168よりステップ171に進んでEGR弁25に閉故障は生じてないと判定する。
If the operations of steps 164 to 166 are repeated from the next time, the deviation rate update end determination counter cnt will eventually exceed 16. At this time, the routine proceeds to step 168, where the deviation rate weighted average value tmpave is compared with a predetermined closed failure determination deviation rate. To do. The closed failure determination deviation rate is the deviation rate (adapted value) that defines the boundary of the region where the closed failure determination is not shown in FIG. When the deviation rate weighted average value tmpave exceeds the closing failure determination deviation rate, the routine proceeds to step 169, where it is determined that the
ステップ170では次回に再びEGR弁25の閉故障を判定するため、ずれ率更新終了判定カウンタcnt=0とする。このずれ率更新終了判定カウンタcnt=0によりステップ166でずれ率更新終了判定カウンタcntのイクリメントが繰り返されることになり、ずれ率更新終了判定カウンタcntが16を超えるたびにステップ168〜171に進んでEGR弁25の閉故障判定を行う。
In step 170, the deviation rate update end determination counter cnt = 0 is set in order to determine again the closed failure of the
第10実施形態(請求項5に記載の発明)によれば、スロットル弁21(スロート部)下流の空気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力と、スロットル弁開口面積Atvo(スロート部面積)とに基づいて仮想流速u’または仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁21下流の空気をポンプに吸い込む効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、実際の充填効率を検出し、この充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestの比であるずれ率tmpを算出し、このずれ率tmpに基づいてEGR弁21(EGR装置)に閉故障があるか否かを判定するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにEGR通路24に流量センサを設けてEGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(EGRガスが流れていなればEGR弁25に閉故障がある)を診断したり、EGR弁25の下流に温度センサを設けてEGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(このEGR弁下流の温度が吸気温度にほぼ等しければEGR弁25に閉故障がある)を診断したりすることなく、EGR弁25に閉故障が生じているか否かを診断(検出)することができ、これによりEGRガス流量やEGRガス温度などを検出するセンサを使用しなくとも済むこととなりコスト的に優れる。
According to the tenth embodiment (the invention described in claim 5 ), the suction capacity as a pump for sucking the air downstream of the throttle valve 21 (throat portion) into the combustion chamber, and the throttle valve opening area Atvo (throat portion area) Based on the above, the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′ is calculated, the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′, and the throttle valve is added to the normalized volumetric efficiency. 21 The volume efficiency ηv is calculated by multiplying the efficiency (ηvwot) of sucking the downstream air into the pump, the charging efficiency estimated value ηcest is calculated based on this volumetric efficiency ηv, the actual charging efficiency is detected, and this charging efficiency Since a deviation rate tmp which is a ratio of the detected value ηcreal and the charging efficiency estimated value ηcest is calculated, it is determined whether or not the EGR valve 21 (EGR device) has a closed failure based on the deviation rate tmp. In addition to being able to construct a new intake model with a general purpose engine, a flow sensor is further provided in the
図36は第11実施形態で、第10実施形態の図30と置き換わるものである。図30と同一部分には同一番号をつけている。 FIG. 36 shows an eleventh embodiment that replaces FIG. 30 of the tenth embodiment. The same parts as those in FIG. 30 are given the same numbers.
第10実施形態では図1の体積効率算出手段11により算出されている体積効率ηvに基づいてEGR弁25に閉故障が生じているか否かを診断したが、第11実施形態は図1の体積効率算出手段11により算出されている体積効率ηvに基づいてEGR弁25に開故障が生じているか否かを診断するものである。
In the tenth embodiment, it is diagnosed whether or not the
図36においてEGR弁開故障判定手段181では充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestを比較して充填効率検出値ηcrealが異常とみなせるほど小さいときにEGR弁25に開故障が生じていると診断する。ここでのEGR弁25の開故障判定についての考え方や構成は、第10実施形態と同様であるので、第10実施形態と相違する部分を主に説明する。
In FIG. 36, when the EGR valve open failure determination means 181 compares the charging efficiency detection value ηcreal with the estimated charging efficiency value ηcest and the charging efficiency detection value ηcreal is small enough to be regarded as abnormal, an open failure has occurred in the
図37は充填効率推定値ηcest(破線参照)と、閉じているはずのEGR弁25の開故障によりEGRガスが吸気通路22に導入されてしまったときの充填効率検出値ηcreal(実線参照)とを重ねて示したもので、図32に示した場合と相違して、充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値ηcestより下に外れている部分が生じている。これは、EGR弁25を閉じてEGRガスの導入を停止しようとしているのに実際にはEGR弁25の開故障によりEGRガスが吸気通路22へと導入されると、推定値より実際の吸気量が入らなくなるためであり、EGRを行わない運転領域でこのような充填効率検出値ηcrealの落ち込みが現れる。この場合、図37において横軸、縦軸とも対数表示なので、実数表示における充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestの差は図37においては比(ずれ率)となり、ずれ率は目標EGR率が大きいほど負の値で小さくなる。
FIG. 37 shows an estimated charging efficiency value ηcest (see the broken line), a detected charging efficiency value ηcreal (see the solid line) when EGR gas has been introduced into the
さて、図38のように横軸に目標EGR率を、縦軸にEGR弁25の開故障時の充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestのずれ率(=ηcreal/ηcest)を採ると、両者のあいだに比例関係(相関)が成立し、しかもずれ率の絶対値と目標EGR率とが略同等となる。このため、この相関線に近いときはEGR弁25に開故障の疑いがあるといえる。しかし、実際にはずれ率や目標EGR率にも誤差を含んでいるので、正確な診断(検出)が難しくなる領域は除く必要がある。そこで、EGR弁25の開故障判定の確からしさを向上するためにずれ率や目標EGR率の誤差が少なくて確実にEGR弁25の開故障を診断(検出)できる条件(あるいは領域)を設定する。すなわち、図39に示したように、ずれ率が所定の「開故障判定ずれ率」以上の領域や目標EGR率が所定の「更新許可EGR率」以下の領域はEGR弁25の開故障判定領域から除き、ずれ率が「開故障判定ずれ率」未満でありかつ目標EGR率が「更新許可EGR率」を超えている領域のみをEGR弁25開故障判定領域として設定する。
As shown in FIG. 38, the horizontal axis represents the target EGR rate, and the vertical axis represents the deviation rate (= ηcreal / ηcest) between the charging efficiency detection value ηcreal and the estimated charging efficiency value ηcest when the
図40のフローはEGR弁25に開故障が生じているか否かを判定するためのもので、EGR弁開故障判定手段181で行われる操作を示している。図40のフローは一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。図35と同一部分には同一のステップ番号をつけている。
The flow in FIG. 40 is for determining whether or not an open failure has occurred in the
第10実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ174では、ずれ率加重平均値tmpaveと所定の開故障判定ずれ率とを比較する。開故障判定ずれ率は図39に示した開故障判定しない領域の境界を定めるずれ率(適合値)のことである。ずれ率加重平均値tmpaveが開故障判定ずれ率未満になったときにはステップ175に進んでEGR弁25に開故障が生じていると判定する。これに対して、ずれ率加重平均値tmpaveが開故障判定ずれ率以上であるときにはステップ174よりステップ176に進んでEGR弁25に開故障は生じてないと判定する。
The difference from the tenth embodiment will be mainly described. In step 174, the deviation rate weighted average value tmpave is compared with a predetermined open failure determination deviation rate. The open failure determination shift rate is a shift rate (adapted value) that defines the boundary of the region where open failure determination is not shown in FIG. When the deviation rate weighted average value tmpave is less than the open failure determination deviation rate, the routine proceeds to step 175, where it is determined that an open failure has occurred in the
ステップ170では次回に再びEGR弁25の開故障を判定するため、ずれ率更新終了判定カウンタcnt=0とする。このずれ率更新終了判定カウンタcnt=0によりステップ166でずれ率更新終了判定カウンタcntのイクリメントが繰り返されることになり、ずれ率更新終了判定カウンタcntが16を超えるたびにステップ174〜176に進んでEGR弁25の開故障判定を行う。
In step 170, the deviation rate update end determination counter cnt = 0 is set in order to determine again the open failure of the
第11実施形態(請求項6に記載の発明)によれば、スロットル弁21(スロート部)下流の空気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力と、スロットル弁開口面積Atvo(スロート部面積)とに基づいて仮想流速u’または仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数’に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁21下流の空気をポンプに吸い込む効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率に基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、実際の充填効率を検出し、この充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestの比であるずれ率tmpを算出し、このずれ率に基づいてEGR弁21(EGR装置)に開故障があるか否かを判定するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにEGR通路24に流量センサを設けて非EGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(EGRガスが流れていればEGR弁25に開故障がある)を診断したり、EGR弁25の下流に温度センサを設けて非EGR領域で実際にEGRガスが流れているか否か(このEGR弁下流の温度が吸気温度より高ければEGR弁25に開故障がある)を診断したりすることなく、EGR弁25に開故障が生じているか否かを診断(検出)することができ、これによりEGRガス流量やEGRガス温度などを検出するセンサを使用しなくとも済むのこととなりコスト的に優れる。
According to the eleventh embodiment (the invention described in claim 6 ), the suction capacity as a pump for sucking the air downstream of the throttle valve 21 (throat portion) into the combustion chamber, and the throttle valve opening area Atvo (throat portion area) Based on the above, the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′ is calculated, the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number ′, and the
第10、第11の実施形態では、充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestの比であるずれ率tmpに基づいてEGR弁25に閉故障や開故障があるか否かを判定したが、充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestの差に基づいてEGR弁25に閉故障や開故障があるか否かを判定するようにしてもかまわない。
In the tenth and eleventh embodiments, it is determined whether or not the
また、第10、第11の実施形態では外部EGR装置としてのEGR弁25について説明したが、EGRの方法はこれに限定されるものでなく、第4実施形態で前述したように、内部EGR装置を備えるエンジンがある。こうした内部EGR装置を備えるエンジンの場合にも第10、第11の実施形態を適用できる。すなわち、内部EGR装置を備えるエンジンの場合には、上記目標EGR率Megrに代えて、内部EGR率の目標値や実際値を用いればよい。
In the tenth and eleventh embodiments, the
図41は第12実施形態で、第1実施形態の図1と置き換わるものである。図1と同一部分には同一番号をつけている。 FIG. 41 shows a twelfth embodiment that replaces FIG. 1 of the first embodiment. The same parts as those in FIG.
第1実施形態と相違する部分を主に説明すると、体積効率算出手段11に対して流速算出手段185を追加して設けている。この流速算出手段185では、体積効率算出手段11により算出される体積効率ηvと、仮想流速または仮想マッハ数算出手段17により算出されている仮想流速u’とから次式により、または体積効率算出手段11により算出される体積効率ηvと、仮想流速または仮想マッハ数算出手段17により算出されている仮想マッハ数M’と、音速cとから次式により流速uを算出する。 To explain mainly the difference from the first embodiment, the flow rate calculation means 185 is added to the volume efficiency calculation means 11. In this flow velocity calculation means 185, the volume efficiency ηv calculated by the volume efficiency calculation means 11 and the virtual flow velocity u ′ calculated by the virtual flow velocity or virtual Mach number calculation means 17 are calculated by the following equation or by the volume efficiency calculation means: The flow velocity u is calculated from the volume efficiency ηv calculated by 11, the virtual Mach number M ′ calculated by the virtual flow velocity or virtual Mach number calculating means 17, and the sound velocity c by the following equation.
u[m/s]=u’[m/s]×ηv …(18a)
u[m/s]=M’×c[m/s]×ηv …(18b)
一般的にエンジンにはバタフライ型のスロットル弁が用いられるが、このスロットル弁部を流れる吸気の流速を一般的な円筒管の流体モデルや標準オリフィスのモデルを用いて算出することが周知である(特開2002−130039参照)。
u [m / s] = u ′ [m / s] × ηv (18a)
u [m / s] = M ′ × c [m / s] × ηv (18b)
In general, a butterfly type throttle valve is used for an engine, and it is well known that the flow velocity of intake air flowing through the throttle valve portion is calculated using a general cylindrical pipe fluid model or a standard orifice model ( JP 2002-130039).
しかしながら、実際にバタフライ型スロットル弁部を流れる吸気の流速を計測してみると、その計測値とこれらのモデルをそのまま適用して計算した結果とは一致しない。その理由は、スロットル弁開口面積が同じでもバタフライ型スロットル弁部を流れる吸気の物理的な振る舞いがモデルと異なるためであると思われる。計測値と、モデルをそのまま適用して計算した結果との間に特に顕著な差が現れるのはバタフライ型スロットル弁が全開に近い(スロットル弁開口面積が大きい)低レイノルズ数流れの領域である。 However, when the flow velocity of the intake air actually flowing through the butterfly throttle valve portion is measured, the measured value does not match the result calculated by applying these models as they are. The reason seems to be that the physical behavior of the intake air flowing through the butterfly throttle valve portion is different from the model even if the throttle valve opening area is the same. A particularly noticeable difference between the measured value and the result calculated by applying the model as it is is the low Reynolds number flow region where the butterfly throttle valve is almost fully open (throttle valve opening area is large).
これをさらに詳述すると、図42は横軸にバタフライ型スロットル弁の上流側の吸気圧力P1と下流側の吸気圧力P2の比であるスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)を、縦軸にバタフライ型スロットル弁部を流れる吸気の流速を採ったときの特性で、所定値Aは臨界圧力に対するスロットル弁前後吸気圧力比、所定値Bはチョーク時の吸気流速である。この場合に、バタフライ型スロットル弁前後で吸気が等温変化するとみなしたときの理論式(等温変化モデル)によれば、細い実線で示したようにスロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)が所定値Aに達するまでは流速は所定値Bに一致し、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)が所定値Aに達した後に流速は徐々に小さくなっている。また、バタフライ型スロットル弁前後で吸気が断熱変化するとみなしたときの理論式(断熱変化モデル)によれば破線のように、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)が所定値Aに達するまでは流速は所定値C(所定値Bより所定値だけ大きい)に一致し、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)が所定値Aに達した後に流速は徐々に小さくなっている。 More specifically, FIG. 42 shows the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1), which is the ratio of the upstream intake pressure P1 and the downstream intake pressure P2 of the butterfly throttle valve, on the horizontal axis. The predetermined value A is the ratio of the intake pressure before and after the throttle valve with respect to the critical pressure, and the predetermined value B is the intake flow velocity during choke. In this case, according to the theoretical formula (isothermal change model) when the intake air is assumed to change isothermally before and after the butterfly throttle valve, the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1) is predetermined as indicated by a thin solid line. Until the value A is reached, the flow velocity matches the predetermined value B, and after the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1) reaches the predetermined value A, the flow velocity gradually decreases. Further, according to the theoretical formula (adiabatic change model) when the intake air is assumed to change adiabatically before and after the butterfly throttle valve, until the throttle valve front and rear intake pressure ratio (P2 / P1) reaches a predetermined value A as shown by the broken line. The flow velocity coincides with a predetermined value C (a predetermined value larger than the predetermined value B), and after the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1) reaches the predetermined value A, the flow velocity gradually decreases.
一方、計測値(実験値)は一点鎖線で示した通りであり、スロットル弁前後吸気圧力比(P2/P1)が比較的大きな領域において等温変化するとみなしたときの理論式に一致している。 On the other hand, the measured value (experimental value) is as shown by the alternate long and short dash line, and agrees with the theoretical formula when it is assumed that the throttle valve front-rear intake pressure ratio (P2 / P1) changes isothermally in a relatively large region.
このように、第12実施形態(請求項7に記載の発明)によれば、スロットル弁21(スロート部)下流の空気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力と、スロットル弁開口面積Atvo(スロート部面積)とに基づいて仮想流速u’または仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁21下流の空気をポンプに吸い込む効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに仮想流速u’を乗算して、またはこの体積効率ηvに仮想マッハ数M’と音速cを乗算して流速uを算出するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにバタフライ型スロットル弁が全開に近い領域においてもバタフライ型スロットル弁部を流れる吸気の流速を精度良く算出することができる。
Thus, according to the twelfth embodiment (the invention described in claim 7 ), the suction capacity as a pump for sucking the air downstream of the throttle valve 21 (throat portion) into the combustion chamber, and the throttle valve opening area Atvo ( The virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′ is calculated based on the throat portion area), and the normalized volume efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the efficiency by the efficiency (ηvwot) of sucking the air downstream of the
図43は第13実施形態のブロック図で、第10実施形態の図30と置き換わるものである。第10実施形態と同一部分には同一番号をつけている。 FIG. 43 is a block diagram of the thirteenth embodiment, which replaces FIG. 30 of the tenth embodiment. The same parts as those in the tenth embodiment are given the same numbers.
第10実施形態と相違する部分を主に説明すると、燃料噴射パルス幅算出手段191(燃料供給量算出手段)では次式のように充填効率推定値ηcestを用いて基本噴射パルス幅Tpを算出した後、シーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ti(燃料供給量)を算出する。 The difference from the tenth embodiment will be mainly described. In the fuel injection pulse width calculation means 191 (fuel supply amount calculation means), the basic injection pulse width Tp is calculated using the estimated charging efficiency value ηcest as shown in the following equation. Thereafter, a fuel injection pulse width Ti (fuel supply amount) at the time of sequential injection is calculated.
Tp[ms]=係数1×係数2×ηcest …(19)
Ti[ms]=Tp×TFBYA×α×2+Ts …(20)
ただし、係数1 :1吸気当たりシリンダ吸気量への換算係数、
係数2 :1吸気当たりシリンダ吸気量の燃料噴射パルス幅への換算 係数、
TFBYA :目標当量比、
α :空燃比フィードバック補正係数、
Ts[ms]:無効噴射パルス幅、
そして、所定の噴射時期になると、気筒毎に燃料噴射弁29(燃料供給手段)を燃料噴射パルス幅Tiの期間だけ開いて燃料噴射を行う。
Tp [ms] =
Ti [ms] = Tp × TFBYA × α × 2 + Ts (20)
However, coefficient 1: Conversion factor to cylinder intake per intake,
Coefficient 2: Conversion coefficient of cylinder intake amount per intake to fuel injection pulse width,
TFBYA: target equivalent ratio,
α: Air-fuel ratio feedback correction coefficient,
Ts [ms]: Invalid injection pulse width,
At a predetermined injection timing, fuel injection is performed by opening the fuel injection valve 29 (fuel supply means) for each cylinder only during the period of the fuel injection pulse width Ti.
第13実施形態(請求項8に記載の発明)によれば、スロットル弁21(スロート部)下流の空気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力と、スロットル弁開口面積Atvo(スロート部面積)とに基づいて仮想流速u’または仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁21下流の空気をポンプに吸い込む効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、この充填効率推定値ηcestに基づいて燃料噴射パルス幅Ti(燃料供給量)を算出するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにL−ジェトロニック方式の燃料噴射装置に必要となるエアフローメータやD−ジェトロニック方式の燃料噴射装置に必要となる圧力センサなど高価な部品を使わなくても1吸気当たりシリンダ吸気量を推定して燃料噴射を行うことができる。 According to the thirteenth embodiment (the invention described in claim 8 ), the suction capacity as a pump for sucking the air downstream of the throttle valve 21 (throat portion) into the combustion chamber, and the throttle valve opening area Atvo (throat portion area) Based on the above, the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′ is calculated, the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′, and the throttle valve is added to the normalized volumetric efficiency. 21 Volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the efficiency (ηvwot) of sucking downstream air into the pump, a charging efficiency estimated value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, and fuel injection is performed based on the charging efficiency estimated value ηcest Since the pulse width Ti (fuel supply amount) is calculated, it is possible to construct a new engine versatility intake model, and in addition to the L-Jetronic fuel injection system. Can without using expensive parts such as a pressure sensor which is required to the fuel injection device of the air flow meter and D- Jetronic system estimates the first intake per cylinder intake air quantity the fuel is injected as a.
図44は第14実施形態で、第10実施形態の図30と置き換わるものである。第10実施形態と同一部分に同一番号をつけている。 FIG. 44 shows a fourteenth embodiment that replaces FIG. 30 of the tenth embodiment. The same parts as those in the tenth embodiment are given the same numbers.
第14実施形態は、充填効率検出値に基づいて燃料噴射パルス幅Ti(燃料供給量)を算出するものを前提とし、充填効率推定値ηcestと、充填効率検出手段133により検出される充填効率検出値ηcrealとを比較し、充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値ηcestより異常とみなせるほど大きい側や小さい側にずれているときに充填効率検出手段としてのエアフローメータ141が異常な出力をしていると判断して充填効率検出値ηcrealを所定の範囲に制限し、その所定の範囲に制限した充填効率検出値ηcrealに基づいて燃料噴射パルス幅Tiを算出し、さらに充填効率検出値ηcrealが所定の範囲に制限されている状態が所定時間以上継続したときにはフェールセーフのため充填効率検出値ηcrealに代えて充填効率推定値ηcestを用いて燃料噴射パルス幅Tiを算出するものである。
The fourteenth embodiment is based on the assumption that the fuel injection pulse width Ti (fuel supply amount) is calculated based on the detected charging efficiency value, and the estimated charging efficiency value ηcest and the detected charging efficiency detection means 133. Compared with the value ηcreal, when the charging efficiency detection value ηcreal deviates to a larger side or a smaller side so that it can be regarded as abnormal than the estimated charging efficiency value ηcest, the
ここでも、第10実施形態と相違する部分を主に説明すると、まずエアフローメータ出力異常判定手段201では充填効率検出値ηcrealと、充填効率推定値の上限値ηcestMAX、充填効率推定値の下限値ηcestMINとをそれぞれ比較して充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値上限値ηcestMAXを上回ったり、この逆に充填効率ηcrealが充填効率推定値下限値ηcestMINを下回るときにはフェールセーフ処理手段202が充填効率検出値ηcrealを上限値ηcestMAXや下限値ηcestMINに制限し、燃料噴射パルス幅算出手段203が、この制限された充填効率検出値ηcrealに基づいて上記(19)式、(20)式により燃料噴射パルス幅Tiを算出する。さらに、エアフローメータ出力異常判定手段201において充填効率検出値ηcrealが上限値ηcestMAXや下限値ηcestMINに制限されている状態が所定時間以上継続したことを判定したときにはエアフローメータ出力に異常があると判定し、フェールセーフ処理手段202が充填効率検出値ηcrealを充填効率推定値ηcestへと切換え、切換えた後には燃料噴射パルス幅算出手段203が充填効率検出値ηcrealに代えて充填効率推定値ηcestを用いて上記(19)式、(20)式により燃料噴射パルス幅Tiを算出する。
Here, the differences from the tenth embodiment will be mainly described. First, the air flow meter output abnormality determining means 201 first detects the charging efficiency detected value ηcreal, the upper limit value ηcestMAX of the estimated charging efficiency value, and the lower limit value ηcestMIN of the estimated charging efficiency value. And the charging efficiency detection value ηcreal exceeds the charging efficiency estimated value upper limit value ηcestMAX, or conversely, when the charging efficiency ηcreal falls below the charging efficiency estimated value lower limit value ηcestMIN, the fail-safe processing means 202 detects the charging efficiency detection value. ηcreal is limited to the upper limit value ηcestMAX and the lower limit value ηcestMIN, and the fuel injection pulse
上記の充填効率推定値の上限値ηcestMAX、充填効率推定値の下限値ηcestMINは充填効率推定値ηcestに所定の差または率を付加して算出すればよい。 The upper limit value η cestMAX of the estimated charging efficiency value and the lower limit value η cestMIN of the estimated charging efficiency value may be calculated by adding a predetermined difference or rate to the estimated charging efficiency value η cest.
ここで、エアフローメータ出力異常判定手段201及びフェールセーフ処理手段202の作用を図45により説明すると、図45上段に示す充填効率の波形のうち一点鎖線が充填効率推定値ηcestの動きを示し、この充填効率推定値ηcestを中心にして上下に所定範囲の制限幅を設けている。充填効率推定値ηcestの上側に細実線で示す波形が充填効率推定値の上限値ηcestMAX、充填効率推定値ηcestの下側に細実線で示す波形が充填効率推定値の下限値ηcestMINである。一方、図45上段に示す充填効率の波形のうち太い実線が、エアフローメータ出力に基づいて検出される充填効率検出値ηcrealの動きを示している。
Here, the operation of the air flow meter output
いま、t1のタイミングで、エアフローメータ141出力が異常に大きくなり、このエアフローメータ出力に基づいて算出される充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値の上限値ηcestMAXを外れて大きくなったと仮定すると、このt1のタイミングで充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値の上限値ηcestMAXに制限されると共に、制限範囲張付きフラグが、図45の下より3段目に示すように0より1へと切換えられ、かつ制限範囲張付き継続時間タイマのデクリメントが図45の下より2段目のように開始される。
Now, assuming that the output of the
なお、エアフローメータ出力が異常となる原因に例えば短絡(ショート)がありこの短絡が生じた場合には、充填効率検出値ηcrealは充填効率推定値の下限値ηcestMINを下回ってゼロに向かうと考えられる。しかしながら、エアフローメータ出力が異常となる原因としては充填効率推定値の上限値ηcestMAXに制限される場合と、充填効率推定値の下限値ηcestMINに制限される場合とのいずれの場合も考え得るので、図45には充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値の上限値ηcestMAXに制限される場合をモデル的に示している。従って、充填効率検出値ηcrealが充填効率推定値の下限値ηcestMINに制限される場合も同様に考えればよい。 Note that, for example, when a short circuit occurs as a cause of an abnormal air flow meter output, the detected charging efficiency value ηcreal falls below the lower limit value ηcestMIN of the estimated charging efficiency value and approaches zero. . However, the cause of the abnormality in the air flow meter output can be considered either in the case of being limited to the upper limit value η cestMAX of the estimated charging efficiency value or in the case of being limited to the lower limit value η cestMIN of the estimated charging efficiency value. FIG. 45 schematically shows the case where the detected charging efficiency value ηcreal is limited to the upper limit value ηcestMAX of the estimated charging efficiency value. Therefore, the same applies to the case where the detected charging efficiency value ηcreal is limited to the lower limit value ηcestMIN of the estimated charging efficiency value.
一方、エンジンコントローラ10では異常判定制限条件が成立しているか否かを判定している。これは、次の各条件が成立しているか否かをみて全ての条件が成立している場合に、異常判定制限条件が成立したと判断して異常判定制限フラグ=1とし、一つでも成立していなければ異常判定制限条件が成立したと判断せず異常判定制限フラグ=0としている。 On the other hand, the engine controller 10 determines whether or not an abnormality determination restriction condition is satisfied. This is because, when all the conditions are satisfied by checking whether or not the following conditions are satisfied, it is determined that the abnormality determination restriction condition is satisfied, and the abnormality determination restriction flag = 1 is set. If not, it is not determined that the abnormality determination restriction condition is satisfied, and the abnormality determination restriction flag = 0.
ト)大気状態検出手段(33、34)と体積効率算出手段11が非故障状態であるこ と。 G) The atmospheric state detecting means (33, 34) and the volumetric efficiency calculating means 11 are in a non-failure state.
チ)エンジン回転速度Neが所定回転速度(アイドル回転速度)以上であること。 H) The engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotational speed (idle rotational speed).
リ)充填効率検出値ηcrealあるいは充填効率推定値ηcestの所定時間当たり変化
率が所定値以下であること。
B) The rate of change per predetermined time of the charging efficiency detection value ηcreal or the charging efficiency estimated value ηcest is not more than a predetermined value.
ヌ)冷却水温Twが所定温度以上であること。エンジン油温をも検出しているときに は冷却水温Twかエンジン油温の少なくとも一方が所定温度以上であること。 N) The cooling water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined temperature. When the engine oil temperature is also detected, at least one of the coolant temperature Tw and the engine oil temperature must be equal to or higher than the predetermined temperature.
ル)上記ト)〜ヌ)の成立状態が所定時間以上継続したこと。 B) The above conditions (g) to (d) have been established for a predetermined time or more.
t2のタイミングで異常判定制限フラグ=1となり、この状態のまま制限範囲張付き継続時間タイマがゼロになったt3のタイミングよりさらに所定の遅延時間後のt4のタイミングで異常判定フラグが、図45の最下段のように0より1へと切換えられる(エアフローメータ出力に異常があることが判定された)。 The abnormality determination limit flag becomes 1 at the timing of t2, and the abnormality determination flag is set at the timing of t4 after a predetermined delay time further from the timing of t3 when the limit range extension duration timer becomes zero in this state. Is switched from 0 to 1 as in the lowermost stage (determined that there is an abnormality in the air flow meter output).
このようにしてエアフローメータ出力に異常があることが判定されたときにはフェールセーフ処理を行う。すなわち、t4のタイミングより、充填効率推定値の上限値ηcestMAXに制限されていた充填効率検出値ηcrealより充填効率推定値ηcestへと切換える。ただし、ステップ的に充填効率検出値ηcrealより充填効率推定値ηcestへと切換えたのでは燃料噴射量が急変するので、この燃料噴射量の急変を避けるため切換時にランプ処理を行っている。 In this way, when it is determined that there is an abnormality in the air flow meter output, fail-safe processing is performed. That is, from the timing t4, the charging efficiency detection value ηcreal limited to the upper limit value ηcestMAX of the charging efficiency estimation value is switched to the charging efficiency estimation value ηcest. However, if the charging efficiency detection value ηcreal is switched from the charging efficiency detection value ηcreal to the charging efficiency estimation value ηcest in a stepwise manner, the fuel injection amount changes abruptly. In order to avoid this sudden change in the fuel injection amount, a ramp process is performed at the time of switching.
この結果、充填効率推定値の上限値ηcestMAXにあった充填効率検出値ηcrealが、t4のタイミングより充填効率推定値ηcestへと徐々に近づいてゆき、t5のタイミングで充填効率推定値ηcestと一致している。 As a result, the detected charging efficiency value ηcreal that is in the upper limit value ηcestMAX of the estimated charging efficiency value gradually approaches the estimated charging efficiency value ηcest from the timing t4, and coincides with the estimated charging efficiency value ηcest at the timing t5. ing.
このようにして、エアフローメータ出力に異常があることが判定されたときにはt4以降において充填効率検出値ηcrealに代えて充填効率推定値ηcestが、燃料噴射パルス幅Tiの算出のために用いられる。 In this way, when it is determined that there is an abnormality in the air flow meter output, the estimated charging efficiency value ηcest is used for calculating the fuel injection pulse width Ti after t4 instead of the detected charging efficiency value ηcreal.
第14実施形態(請求項9、12に記載の発明)によれば、スロットル弁21(スロート部)下流の空気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力と、スロットル弁開口面積Atvo(スロート部面積)とに基づいて仮想流速u’または仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁21下流の空気をポンプに吸い込む効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、この充填効率推定値ηcestに基づいて燃料噴射パルス幅Ti(燃料供給量)を算出するものを前提として、充填効率推定値ηcestに所定の差または率を付加した値を異常判定上限値ηcestMAX、異常判定下限値ηcestMINとして算出し、充填効率を検出し、この充填効率検出値ηcrealが異常判定上限値ηcestMAXを超えているときにこの異常判定上限値ηcestMAXに、また充填効率検出値ηcrealが異常判定下限値ηcestMINを下回っているときにこの異常判定下限値ηcestMINに制限し、充填効率検出値ηcrealが異常判定上限値または異常判定下限値に制限されている状態が所定時間以上継続したときにエアフローメータ141(充填効率検出手段)の出力に異常が生じていると判定するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにエアフローメータ141についての診断が可能である。
According to the fourteenth embodiment (the invention described in claims 9 and 12 ), the suction capacity as a pump for sucking the air downstream of the throttle valve 21 (throat portion) into the combustion chamber, and the throttle valve opening area Atvo (throat portion) The virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′ is calculated based on the area), and the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′. The volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the efficiency (ηvwot) of sucking the air downstream of the
また、第14実施形態(請求項8に記載の発明)によれば、充填効率検出値ηcrealが異常判定上限値ηcestMINまたは異常判定下限値ηcestMINにこの制限されているときにはその制限されている充填効率検出値ηcrealに基づいて、またエアフローメータ141の出力に異常が生じていると判定されたときには充填効率検出値ηcrealを充填効率推定値ηcestに切換え、その切換えた充填効率推定値ηcestに基づいて燃料噴射パルス幅Ti(燃料供給量)を算出するので、エアフローメータ141の出力に異常が生じているときでも、その異常なエアフローメータ141の出力に基づいて異常な燃料供給が実行されることがなく、システムの信頼性を向上することができる。
According to the fourteenth embodiment (the invention described in claim 8 ), when the charging efficiency detection value ηcreal is limited to the abnormality determination upper limit value ηcestMIN or the abnormality determination lower limit value ηcestMIN, the limited charging efficiency Based on the detected value ηcreal and when it is determined that an abnormality has occurred in the output of the
図46は第15実施形態で、第14実施形態の図44と置き換わるものである。第14実施形態と同一部分に同一番号をつけている。 FIG. 46 shows a fifteenth embodiment that replaces FIG. 44 of the fourteenth embodiment. The same parts as those in the fourteenth embodiment are given the same numbers.
第15実施形態は、目標スロットル弁開度を算出し、この目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁用アクチュエータ213を制御しているものを前提として、エアフローメータ141出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きくなる異常があることを判定したとき、目標スロットル弁開度を所定の上限値までに制限するようにしたものである。
In the fifteenth embodiment, assuming that the target throttle valve opening is calculated and the
具体的に説明すると、目標スロットル弁開度算出手段212では、アクセルセンサ31により検出されるアクセル操作量とエンジン回転速度Neとに基づいて目標スロットル弁開度を算出する。この目標スロットル弁開度の算出方法は特開平11−182298号公報に記載のものをそのまま用いればよい。
More specifically, the target throttle valve opening calculation means 212 calculates the target throttle valve opening based on the accelerator operation amount detected by the
エアフローメータ出力異常判定手段211では、次のようにしてエアフローメータ出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きくなる異常があるか否かを判定する。 The air flow meter output abnormality determining means 211 determines whether or not there is an abnormality in the air flow meter output that increases the positive error due to intake air pulsation as follows.
図47は横軸にスロットル弁開度を、縦軸に吸気量を採ったものである。エアフローメータ出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きくなる異常のないときには、吸気量は実線で示したようにスロットル弁全開付近において所定値Dへと収束する。しかしながら、エアフローメータ出力に吸気脈動よるプラス誤差が大きくなる異常のあるときには、吸気量は破線で示したようにスロットル弁全開付近(吸気量の飽和領域)での真の吸気量(実線参照)を超えて大きくなる。この原因として吸気管の抜け・外れや破損、交換などで吸気ダクトの形状が標準形から変形した場合に吸気脈動の発生周波数が変化することがある。こうした吸気脈動の発生周波数の変化により、エアフローメータ141によってはスロットル弁開度の大きな領域で大きなプラス誤差を生じて燃料噴射量の算出や各種運転パラメータの操作に異常をきたすことがある。
In FIG. 47, the horizontal axis represents the throttle valve opening, and the vertical axis represents the intake air amount. When there is no abnormality in the air flow meter output that causes a positive error due to intake pulsation to increase, the intake air amount converges to a predetermined value D in the vicinity of the fully open throttle valve as shown by the solid line. However, when there is an abnormality in the air flow meter output that causes a positive error due to intake air pulsation to increase, the intake air amount is the true intake air amount (see the solid line) near the throttle valve fully open (intake air saturation region) as shown by the broken line. It grows beyond. The cause of this is that the frequency of occurrence of intake pulsation may change when the shape of the intake duct is deformed from the standard shape due to disconnection, disconnection, breakage, or replacement of the intake pipe. Due to such a change in the frequency of occurrence of intake pulsation, depending on the
すなわち、ここでのエアフローメータ出力の異常は吸気脈動に伴ってプラス誤差が大きくなるものであるので、エアフローメータ出力異常判定手段211では、図48に示したように吸気脈動が生じる可能性のある領域、具体的には仮想流速が略60〜100m/s以下の低流速領域において、充填効率検出値ηcrealと充填効率推定値ηcestの差または比が所定値を超えた時間または回数を計測し、その計測値が判定値を超えたときエアフローメータ出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きくなる異常があると判定する。 That is, since the air flow meter output abnormality has a positive error that increases with the intake pulsation, the air flow meter output abnormality determining means 211 may cause intake pulsation as shown in FIG. In a region, specifically, in a low flow velocity region where the virtual flow velocity is approximately 60 to 100 m / s or less, the time or number of times when the difference or ratio between the filling efficiency detection value ηcreal and the filling efficiency estimation value ηcest exceeds a predetermined value is measured. When the measured value exceeds the determination value, it is determined that the air flow meter output has an abnormality in which the positive error due to the intake pulsation increases.
ここで、異常判定領域を吸気脈動が大きくなる領域として限定しているのは、限定しないとすれば、吸気脈動は前述したとおりヘルムホルツ共鳴などの原理に基いて発生するので、吸気系に破損や形状変更が発生した場合にどこで共鳴が発生するか特定するのが難しくなるためである。 Here, the abnormality determination region is limited as a region where the intake pulsation increases.If not limited, the intake pulsation occurs based on the principle such as Helmholtz resonance as described above. This is because it becomes difficult to specify where resonance occurs when a shape change occurs.
目標スロットル弁開度制限手段213では、エアフローメータ出力異常判定手段211によりエアフローメータ出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きくなる異常があると判定されたとき、目標スロットル弁開度を所定の上限値までに制限する。すなわち、エアフローメータ出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きくなる異常があるときには、図47に示したように吸気量の飽和領域の手前に上限値Eを設定し、上限値Eを超える領域のスロットル弁開度を使用しない。この場合、スロットル弁開度を上限値Eに制限することによる圧力損失はスロットル弁21の全開出力からみると数%減にしかならないので、スロットル弁開度を上限値Eまでに制限したとしても通常走行に差し支えない範囲で車両の走行を続けることができる。言い換えると、エアフローメータ部の吸気脈動は、スロットル弁21を絞ってスロットル弁21を通過する吸気の流速を圧縮性流体の特性を示す程度の領域にまで早くすれば吸気脈動の減衰が大きくなって伝わらなくなる(吸気脈動が小さくなる)ので、仮想流速が略60〜100m/s(マッハ数で0.2〜0.3)以上あるいはこの値に対応する流速以上となるように(図48参照)、スロットル弁開度の上限値Eを定めてやればよい。
In the target throttle valve
このようにして、エアフローメータ出力の吸気脈動によるプラス誤差が大きくなる異常時には目標スロットル弁開度の採りうる値が上限値Eまでの範囲に制限され、この制限された範囲内で目標スロットル弁開度が得られるようにアクチュエータ213がスロットル弁21を駆動する。
In this way, the value that can be taken as the target throttle valve opening is limited to the range up to the upper limit value E in the event of an abnormal increase in the positive error due to the intake air pulsation of the air flow meter output, and the target throttle valve opening within this limited range. The
第15実施形態(請求項13に記載の発明)によれば、スロットル弁21(スロート部)下流の空気を燃焼室へと吸い込むポンプとしての吸い込み能力と、スロットル弁開口面積Atvo(スロート部面積)とに基づいて仮想流速u’または仮想マッハ数M’を算出し、この算出した仮想流速u’または仮想マッハ数M’に基づいて正規化体積効率を算出し、この正規化体積効率にスロットル弁21下流の空気をポンプに吸い込む効率(ηvwot)を乗算して体積効率ηvを算出し、この体積効率ηvに基づいて充填効率推定値ηcestを算出し、充填効率を検出し、吸気脈動が生じる可能性のある領域で充填効率検出値ηcrealと前記充填効率推定値ηcestの差または比が所定値を超えた時間または回数を計測し、この計測値が判定値を超えたか否かによりエアフローメータ141(充填効率検出手段)の出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常があるか否かを判定し、吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常があると判定されたとき吸気脈動が生じないように目標スロットル弁開度を所定値までに制限し、この所定値までに制限された目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を制御するので、エンジンの汎用性ある吸気モデルが新たに構築可能となる上に、さらにエアフローメータ141の出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常が生じたときにも、運転性の悪化を防ぐことができる。
According to the fifteenth embodiment (the invention described in claim 13 ), the suction capability as a pump for sucking the air downstream of the throttle valve 21 (throat portion) into the combustion chamber, and the throttle valve opening area Atvo (throat portion area) Based on the above, the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′ is calculated, the normalized volumetric efficiency is calculated based on the calculated virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′, and the throttle valve is added to the normalized volumetric efficiency. 21 Volumetric efficiency ηv is calculated by multiplying the efficiency (ηvwot) of sucking downstream air into the pump, and the charging efficiency estimated value ηcest is calculated based on the volumetric efficiency ηv, and the charging efficiency is detected, and intake pulsation may occur The time or number of times when the difference or ratio between the detected charging efficiency value ηcreal and the estimated charging efficiency value ηcest exceeds a predetermined value in a characteristic region is measured. It is determined whether or not there is an abnormality with a large positive error due to intake pulsation in the output of the air flow meter 141 (filling efficiency detection means), and when it is determined that there is an abnormality with a large positive error due to intake pulsation, no intake pulsation occurs. The target throttle valve opening is limited to a predetermined value and the throttle valve is controlled so that the target throttle valve opening is limited to this predetermined value. In addition, it is possible to prevent deterioration in drivability even when an abnormality with a large plus error due to intake air pulsation occurs in the output of the
また、第15実施形態(請求項15に記載の発明)によれば、制限値である上限値Eをスロットル弁全開付近(吸気量の飽和領域)の手前に設定するので、エアフローメータ141の出力に吸気脈動に伴ってプラス誤差が大きい異常が生じたときにおいてもエンジン出力の低下を小さく抑えることができ、著しい運転性の低下を防ぐことができる。
Further, according to the fifteenth embodiment (the invention described in claim 15 ), the upper limit value E, which is a limit value, is set before the throttle valve is fully opened (saturated region of the intake air amount), so the output of the
これに対して、アフローメータ出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常が生じたときに、上限値を小さくして低速走行のみが可能とすることが考えられるが、このときには著しい運転性の低下が生じてしまう。 On the other hand, when an abnormality with a large plus error due to intake air pulsation occurs in the aflow meter output, it is conceivable that the upper limit value can be reduced to enable only low-speed driving. Will occur.
第14、第15の実施形態では、エアフローメータ141が質量流量を検出するセンサであるため、充填効率検出手段としてのエアフローメータ141により検出される充填効率検出値ηcestと、充填効率推定値ηcestとの比較により充填効率検出手段としてのエアフローメータ出力に異常があるか否か、あるいは充填効率検出手段としてのエアフローメータ出力に吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常が生じているか否かの判定を行っているが、第14、第15の実施形態は質量流量を検出するセンサに限定されるものでない。例えば、体積流量センサ(例えばコクレタ圧力センサ)に対しては、実体積効率検出手段としてのこの体積流量センサにより検出される実際の体積効率ηvrealと、体積効率推定値ηvest(つまり第1実施形態で得られている体積効率ηv)との比較により、実体積効率検出手段としての体積流量センサ出力に異常があるか否かあるいは実体積効率検出手段としての体積流量センサに吸気脈動によるプラス誤差が大きい異常が生じているか否かの判定を行うことができる(請求項12、14に記載の発明)。
In the fourteenth and fifteenth embodiments, since the
図49は第16実施形態で、第2実施形態の図8と置き換わるものである。第2実施形態と同一部分に同一番号をつけている。 FIG. 49 shows a sixteenth embodiment that replaces FIG. 8 of the second embodiment. The same number is attached | subjected to the same part as 2nd Embodiment.
第2実施形態と相違する部分を主に説明すると、アクセル要求開口面積算出手段221では、アクセルセンサ31により検出されるアクセル操作量とエンジン回転速度Neとからスロットル弁21のアクセル要求開口面積AAPOを算出する。
The difference from the second embodiment will be mainly described. The accelerator required opening area calculating means 221 calculates the accelerator required opening area AAPO of the
仮想流速の逆数または仮想マッハ数の逆数算出手段222では、このアクセル要求開口面積AAPOと、エンジン回転速度Neと、スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、総行程容積Vtotalとから次式により仮想流速の逆数を、またはアクセル要求開口面積AAPOと、エンジン回転速度Neと、スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、総行程容積Vtotalと、音速cとから仮想マッハ数の逆数を次式により算出する。
The reciprocal number of the virtual flow velocity or the reciprocal number of the
仮想流速の逆数[s/m]=AAPO[m2]
/(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
…(21)
仮想マッハの逆数[無名数]=c[m/s]×{AAPO[m2]
/(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))}
…(22)
(21)式、(22)式は、仮想流速u’または仮想マッハ数M’を算出する上記(1)式、(2)式と同様の式である。
Reciprocal of virtual flow velocity [s / m] = AAPO [m 2 ]
/ (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
... (21)
Reciprocal of virtual Mach [anonymous number] = c [m / s] × {AAPO [m 2 ]
/ (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))}
... (22)
Expressions (21) and (22) are expressions similar to the above expressions (1) and (2) for calculating the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′.
目標基本正規化体積効率算出手段223では仮想流速の逆数から図50(a)を内容とするテーブルを検索することにより、または仮想マッハ数の逆数から図50(b)を内容とするテーブルを検索することにより正規化体積効率を算出し、この算出した正規化体積効率を目標基本正規化体積効率とする。図50(a)、図50(b)は図5(a)、図5(b)に示した内容のうち横軸の仮想流速u’または仮想マッハ数M’を仮想流速の逆数または仮想マッハ数の逆数にして採り直したものである。 The target basic normalized volumetric efficiency calculating means 223 searches the table having the contents of FIG. 50A from the reciprocal of the virtual flow velocity, or searches the table having the contents of FIG. 50B from the reciprocal of the virtual Mach number. Thus, the normalized volumetric efficiency is calculated, and the calculated normalized volumetric efficiency is set as the target basic normalized volumetric efficiency. 50 (a) and 50 (b) show the virtual flow velocity u ′ or the virtual Mach number M ′ on the horizontal axis in the contents shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the reciprocal of the virtual flow velocity or the virtual Mach. This is the reciprocal of the number.
目標基本体積効率算出手段224ではこの目標基本正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率ηvwotを乗算してつまり次式により目標基本体積効率tηv0を算出する。 The target basic volume efficiency calculating means 224 multiplies the target basic normalized volume efficiency by the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened, that is, calculates the target basic volume efficiency tηv0 by the following equation.
tηv0=目標基本正規化体積効率×ηvwot …(23)
目標体積効率算出手段225ではこの目標基本体積効率tηv0を目標当量比TFBYAで除算してつまり次式により目標体積効率tηvを算出する。
tηv0 = target basic normalized volumetric efficiency × ηvwot (23)
The target volume efficiency calculation means 225 divides this target basic volume efficiency tηv0 by the target equivalent ratio TFBYA, that is, calculates the target volume efficiency tηv by the following equation.
tηv=tηv0/TFBYA …(24)
目標正規化体積効率算出手段226ではこの目標体積効率tηvをスロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算してつまり次式により目標正規化体積効率を算出する。
tηv = tηv0 / TFBYA (24)
The target normalized volumetric efficiency calculation means 226 divides this target volumetric efficiency tηv by the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened, that is, calculates the target normalized volumetric efficiency by the following equation.
目標正規化体積効率=tηv/ηvwot …(25)
目標仮想流速の逆数または目標仮想マッハ数の逆数と算出手段227では、目標正規化体積効率から図50(a)を内容とするテーブルを検索することにより目標仮想流速の逆数を、または目標正規化体積効率から図50(b)を内容とするテーブルを検索することにより目標仮想マッハ数の逆数を算出する。
Target normalized volumetric efficiency = tηv / ηvwot (25)
In the reciprocal of the target virtual flow velocity or the reciprocal of the target virtual Mach number and the calculation means 227, the reciprocal of the target virtual flow velocity or the target normalization is searched by searching a table having the contents shown in FIG. The reciprocal of the target virtual Mach number is calculated by searching a table whose contents are shown in FIG.
目標スロットル弁開口面積算出手段228では、これら目標仮想流速の逆数と、エンジン回転速度Neと、スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、総行程容積Vtotalとから次式により目標スロットル弁開口面積tAtvoを、または目標仮想マッハ数の逆数と、エンジン回転速度Neと、スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、総行程容積Vtotalと、音速cとから次式により目標スロットル弁開口面積tAtvoを算出する。 The target throttle valve opening area calculating means 228 calculates the target throttle valve opening area tAtvo by the following equation from the reciprocal of these target virtual flow speeds, the engine speed Ne, the throttle valve fully open volume efficiency ηvwot, and the total stroke volume Vtotal. Alternatively, the target throttle valve opening area tAtvo is calculated from the reciprocal of the target virtual Mach number, the engine rotational speed Ne, the throttle valve fully opened volumetric efficiency ηvwot, the total stroke volume Vtotal, and the sound speed c by the following equation.
tAtvo[m2]=(目標仮想流速の逆数)
×(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))
…(26)
tAtvo[m2]={(目標仮想マッハ数の逆数)
×(Vtotal[m3]×ηvwot×(Ne[rpm]/120))}
/c[m/s] …(27)
目標スロットル弁開度算出手段42ではこの目標スロットル弁開口面積tAtvoから目標スロットル弁開度を算出し、スロットル弁制御手段43ではこの目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁開度を制御する。
tAtvo [m 2 ] = (reciprocal of target virtual flow velocity)
× (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))
... (26)
tAtvo [m 2 ] = {(reciprocal of target virtual Mach number)
× (Vtotal [m 3 ] × ηvwot × (Ne [rpm] / 120))}
/ C [m / s] (27)
The target throttle valve opening calculation means 42 calculates the target throttle valve opening from the target throttle valve opening area tAtvo, and the throttle valve control means 43 controls the throttle valve opening so as to be the target throttle valve opening.
第16実施形態によれば、エンジンの運転条件に応じた目標エンジントルクと目標空燃比とが得られるように、スロットル弁により吸入吸気量を、また目標当量比に応じて燃料噴射弁により燃料供給量をそれぞれ制御するエンジンの制御装置において、アクセル操作量とエンジン回転速度Neとからアクセル要求開口面積AAPOを算出し、エンジン回転速度Neからスロットル弁全開時体積効率ηvwotを算出し、前記アクセル要求開口面積AAPOと、エンジン回転速度Neと、前記スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、総行程容積Vtotalとに基づいて仮想流速の逆数または仮想マッハ数の逆数を算出し、この仮想流速の逆数または仮想マッハ数の逆数から目標基本正規化体積効率を算出し、この目標基本正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率ηvwotを乗算して目標基本体積効率tηv0を算出し、この目標基本体積効率ηvを前記目標当量比で除算して目標体積効率tηvを算出し、この目標体積効率tηvを前記スロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算して目標正規化体積効率を算出し、この目標正規化体積効率から目標仮想流速の逆数または目標仮想マッハ数の逆数を算出し、この目標仮想流速の逆数または目標仮想マッハ数の逆数と、エンジン回転速度Neと、前記スロットル弁全開時体積効率ηvwotと、総行程容積Vtotalに基づいて目標スロットル弁開口面積を算出し、この目標スロットル弁開口面積から目標スロットル弁開度を算出し、この目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁開度を制御するので、第2実施形態と同様の作用効果が得られる。 According to a sixteenth embodiment shaped condition, so that the target engine torque and the target air-fuel ratio according to the operating condition of the engine is obtained, the fuel by the intake air amount, also depending on the target equivalent ratio fuel injection valve by the throttle valve In the engine control device for controlling the supply amount, the accelerator required opening area AAPO is calculated from the accelerator operation amount and the engine rotational speed Ne, and the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened is calculated from the engine rotational speed Ne. The reciprocal of the virtual flow velocity or the reciprocal of the virtual Mach number is calculated based on the opening area AAPO, the engine speed Ne, the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened, and the total stroke volume Vtotal. The target basic normalized volumetric efficiency is calculated from the reciprocal of the Mach number, and the throttle is added to the target basic normalized volumetric efficiency. The target basic volume efficiency tηv0 is calculated by multiplying the fully open volume efficiency ηvwot, the target basic volume efficiency ηv is divided by the target equivalent ratio to calculate the target volume efficiency tηv, and the target volume efficiency tηv is calculated as the throttle valve. The target normalized volumetric efficiency is calculated by dividing by the fully open volumetric efficiency ηvwot, the reciprocal of the target virtual flow velocity or the reciprocal of the target virtual Mach number is calculated from the target normalized volumetric efficiency, and the reciprocal of the target virtual flow velocity or the target virtual A target throttle valve opening area is calculated based on the reciprocal of the Mach number, the engine speed Ne, the throttle valve fully open volume efficiency ηvwot, and the total stroke volume Vtotal, and the target throttle valve opening area is calculated from the target throttle valve opening area. And the throttle valve opening is controlled so as to be the target throttle valve opening, so that the same effect as in the second embodiment can be obtained.
詳述すると、目標基本正規化体積効率と、仮想流速の逆数や仮想マッハ数の逆数との関係または目標正規化体積効率と、目標仮想流速の逆数や目標仮想マッハ数の逆数との関係は、「目標」がついても同じである。すなわち、目標基本正規化体積効率と、仮想流速の逆数や仮想マッハ数の逆数との関係または目標正規化体積効率と、目標仮想流速の逆数や目標仮想マッハ数の逆数との関係は、一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示すことを本発明者が実験によって確認している。一般的なエンジンであればどんな機種でも高い相関を示す、という意味は、図50(a)、図50(b)に示す特性をエンジン機種に関係なく共通に用いることができるという意味であり、これによって、エンジンの汎用性ある吸気モデルを新たに構築できている。このため、この汎用性のある吸気モデルを用いることで、エンジン開発期間を大幅に短縮することができる。 Specifically, the relationship between the target basic normalized volumetric efficiency and the inverse of the virtual flow velocity or the inverse of the virtual Mach number, or the relationship between the target normalized volumetric efficiency and the inverse of the target virtual flow velocity or the inverse of the target virtual Mach number, The same is true for “goals”. That is, the relationship between the target basic normalized volumetric efficiency and the inverse of the virtual flow velocity or the inverse of the virtual Mach number or the relationship between the target normalized volumetric efficiency and the inverse of the target virtual flow velocity or the inverse of the target virtual Mach number is generally The present inventor has confirmed through experiments that any type of engine is highly correlated. The meaning of showing high correlation in any model of a general engine is that the characteristics shown in FIGS. 50 (a) and 50 (b) can be commonly used regardless of the engine model. This makes it possible to build a new engine intake model with versatility. For this reason, the engine development period can be significantly shortened by using this versatile intake model.
また、本実施形態では、スロットル弁21が全開のときの体積効率は、スロットル弁21下流より総行程容積までの間の体積効率と略同等であることに着目し、スロットル21弁(スロート部)下流の吸気をポンプに吸い込む効率を表す体積効率として、スロットル弁全開時体積効率ηvwotを採用している。このときには、目標基本正規化体積効率が、体積効率の目標値である目標基本体積効率tηv0をスロットル弁全開時体積効率ηvwot(スロットル弁下流の空気をポンプに吸い込む効率)で除算した値であるので、目標基本正規化体積効率にスロットル弁全開時体積効率ηvwotを乗算することによって目標基本体積効率tηv0を直ちに算出することができる。
Further, in the present embodiment, focusing on the fact that the volumetric efficiency when the
また、目標正規化体積効率が、体積効率の目標値である目標体積効率tηvをスロットル弁全開時体積効率ηvwot(スロットル弁下流の空気をポンプに吸い込む効率)で除算した値であるので、目標体積効率tηvをスロットル弁全開時体積効率ηvwotで除算することによって目標正規化体積効率を直ちに算出することができる。 Further, since the target normalized volumetric efficiency is a value obtained by dividing the target volumetric efficiency tηv, which is a target value of volumetric efficiency, by the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened (efficiency of sucking air downstream of the throttle valve into the pump), the target volume The target normalized volumetric efficiency can be immediately calculated by dividing the efficiency tηv by the volumetric efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened.
さて、特開平11−182298号公報には、体積流量比と、スロットル弁の単位排気量当たりかつエンジン1回転当たりの開口面積(AA/(Ne×VOL))との関係を2度用いて目標スロットル弁開度を算出するものが開示されている。 In JP-A-11-182298, the relationship between the volume flow rate ratio and the opening area per unit displacement of the throttle valve and per engine revolution (AA / (Ne × VOL)) is used twice. What calculates a throttle valve opening is disclosed.
ここで、スロットル弁の単位排気量当たりかつエンジン1回転当たりの開口面積は、スロットル弁開口面積を排気量VOLとエンジン回転速度Neで除算した値であるので、この値を上記(補5)式より作ってみると次式になる。 Here, the opening area per unit displacement of the throttle valve and per engine rotation is a value obtained by dividing the opening area of the throttle valve by the displacement VOL and the engine rotational speed Ne. If you make more, it becomes the following formula.
スロットル弁開口面積/(総行程容積×(エンジン回転速度/120))
=スロットル弁全開時体積効率/仮想流速 …(補14)
従って、当該公報でいうスロットル弁の単位排気量当たりかつエンジン1回転当たりの開口面積を、本願発明の仮想流速の逆数(ただし、スロットル弁全開時体積効率は1.0である)に、また当該公報でいう体積流量比を、本願発明の正規化体積効率に対応させることが可能である。そこで、当該公報にいうスロットル弁の単位排気量当たりかつエンジン1回転当たりの開口面積の逆数を縦軸に、体積流量比を横軸に採ったときの特性を、図5に示した特性に重ねてみると、図51のように当該公報の技術によれば仮想流速が大きな領域でバラツキが生じている(一点鎖線参照)。すなわち、当該公報の技術はエンジン回転速度Neに関係なくスロットル弁全開時体積効率ηvwotを常に1.0としたものに相当するのであるが、実際のエンジンでは図4に示したようにスロットル弁全開時体積効率ηvwotが1.0未満となることがあり、この場合において真の正規化体積効率からのずれが生じてしまうのである。
Throttle valve opening area / (total stroke volume x (engine speed / 120))
= Throttle valve fully open volumetric efficiency / virtual flow velocity (Appendix 14)
Therefore, the opening area per unit displacement of the throttle valve and per engine rotation as referred to in the publication is the reciprocal of the virtual flow velocity of the present invention (however, the volumetric efficiency when the throttle valve is fully open is 1.0), and It is possible to make the volume flow ratio in the publication correspond to the normalized volumetric efficiency of the present invention. Therefore, the characteristics when the vertical axis represents the reciprocal of the opening area per unit displacement of the throttle valve and the engine revolution and the volume flow ratio is plotted on the horizontal axis in the publication are superimposed on the characteristics shown in FIG. As shown in FIG. 51, according to the technique of the publication, there is variation in a region where the virtual flow velocity is large (see the alternate long and short dash line). That is, the technique of this publication corresponds to a case where the volume efficiency ηvwot when the throttle valve is fully opened is always set to 1.0 regardless of the engine speed Ne, but in an actual engine, as shown in FIG. The hourly volumetric efficiency ηvwot may be less than 1.0, and in this case, a deviation from the true normalized volumetric efficiency occurs.
これに対して第16実施形態によれば、エンジン回転速度Neに応じて変化するスロットル弁全開時体積効率ηvwotを導入しているので、スロットル弁全開時体積効率ηvwotが1.0未満となる領域においても、真の正規化体積効率からのずれが生じることがない。 According to a sixteenth embodiment forms state the contrary, since the introduction of the throttle valve fully open when the volumetric efficiency ηvwot which changes according to the engine rotational speed Ne, the throttle valve fully open when the volumetric efficiency ηvwot is less than 1.0 Even in the region, there is no deviation from the true normalized volumetric efficiency.
請求項1に記載の仮想流速または仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段の機能は図1の仮想流速または仮想マッハ数算出手段17により、正規化体積効率・スロート部前後吸気圧力比・スロート部前後吸気密度比算出手段の機能は図1の正規化体積効率算出手段18によりそれぞれ果たされている。
The function of the virtual flow velocity / virtual Mach number calculation means for calculating the virtual flow velocity or virtual Mach number according to
請求項5に記載の仮想流速・仮想マッハ数算出手段、正規化体積効率算出手段、体積効率算出手段の機能は図30の体積効率算出手段11により、充填効率推定値算出手段の機能は図30の充填効率推定値算出手段132により、充填効率検出手段の機能は図30の充填効率検出手段133により、比・差算出手段、閉故障判定手段の機能は図30のEGR弁閉故障判定手段134によりそれぞれ果たされている。 The functions of the virtual flow velocity / virtual Mach number calculating means, the normalized volume efficiency calculating means, and the volume efficiency calculating means according to claim 5 are the functions of the volume efficiency calculating means 11 of FIG. 30, and the functions of the filling efficiency estimated value calculating means are of FIG. The filling efficiency estimation value calculating means 132 of FIG. 30 is used, the function of the filling efficiency detecting means is the filling efficiency detecting means 133 of FIG. 30, and the functions of the ratio / difference calculating means and the closed fault judging means are the EGR valve closing fault judging means 134 of FIG. Each is fulfilled.
請求項6に記載の仮想流速・仮想マッハ数算出手段、正規化体積効率算出手段、体積効率算出手段の機能は図36の体積効率算出手段11により、充填効率推定値算出手段の機能は図36の充填効率推定値算出手段132により、充填効率検出手段の機能は図36の充填効率検出手段133により、比・差算出手段、開故障判定手段の機能は図36のEGR弁開故障判定手段181によりそれぞれ果たされている。 The functions of the virtual flow velocity / virtual Mach number calculating means, the normalized volume efficiency calculating means, and the volume efficiency calculating means according to claim 6 are the volume efficiency calculating means 11 of FIG. 36, and the function of the filling efficiency estimated value calculating means is that of FIG. 36, the function of the filling efficiency detection means is the filling efficiency detection means 133 of FIG. 36, and the functions of the ratio / difference calculation means and the open failure determination means are the EGR valve open failure determination means 181 of FIG. Each is fulfilled.
請求項7に記載の仮想流速・仮想マッハ数算出手段の機能は図41の仮想流速または仮想マッハ数算出手段17により、正規化体積効率・スロート部前後吸気圧力比・スロート部前後吸気密度比算出手段の機能は図41の正規化体積効率算出手段18により、体積効率手段の機能は図41の乗算手段19により、流速算出手段の機能は図41の流速算出手段185によりそれぞれ果たされている。
The function of the virtual flow velocity / virtual Mach number calculation means according to
請求項8に記載の仮想流速・仮想マッハ数算出手段、正規化体積効率算出手段、体積効率算出手段の機能は図43の体積効率算出手段11により、充填効率推定値算出手段の機能は図43の充填効率推定値算出手段132により、燃料供給量算出手段の機能は図43の燃料噴射パルス幅算出手段191によりそれぞれ果たされている。 The functions of the virtual flow velocity / virtual Mach number calculating means, the normalized volume efficiency calculating means, and the volume efficiency calculating means according to claim 8 are the functions of the volume efficiency calculating means 11 of FIG. 43, and the functions of the filling efficiency estimated value calculating means are of FIG. The function of the fuel supply amount calculation means is performed by the fuel injection pulse width calculation means 191 of FIG.
請求項9に記載の仮想流速・仮想マッハ数算出手段、正規化体積効率算出手段、体積効率算出手段の機能は図43の体積効率算出手段11により、充填効率推定値算出手段の機能は図43の充填効率推定値算出手段132により、充填効率検出手段の機能は図43の充填効率検出手段133により、異常判定手段の機能は図43のエアフローメータ出力異常判定手段201によりそれぞれ果たされている。 The functions of the virtual flow velocity / virtual Mach number calculating means, the normalized volume efficiency calculating means, and the volume efficiency calculating means according to claim 9 are the volume efficiency calculating means 11 of FIG. 43, and the function of the filling efficiency estimated value calculating means is that of FIG. 43, the function of the filling efficiency detecting means is performed by the filling efficiency detecting means 133 of FIG. 43, and the function of the abnormality determining means is performed by the air flow meter output abnormality determining means 201 of FIG. .
請求項13に記載の仮想流速・仮想マッハ数算出手段、正規化体積効率算出手段、体積効率算出手段の機能は図46の体積効率算出手段11により、充填効率推定値算出手段の機能は図46の充填効率推定値算出手段132により、充填効率検出手段の機能は図46の充填効率検出手段133により、時間・回数計測手段、異常判定手段の機能は図46のエアフローメータ出力異常判定手段211により、目標スロットル弁開度算出手段の機能は図46の目標スロットル弁開度算出手段212により、目標スロットル弁開度制限手段の機能は図46の目標スロットル弁開度制限手段213により、スロットル弁制御手段の機能は図46のアクチュエータ213によりそれぞれ果たされている。
The functions of the virtual flow velocity / virtual Mach number calculating means, the normalized volume efficiency calculating means, and the volume efficiency calculating means according to claim 13 are the functions of the volume efficiency calculating means 11 of FIG. 46, and the functions of the filling efficiency estimated value calculating means are of FIG. 46, the function of the filling efficiency detection means is performed by the filling efficiency detection means 133 of FIG. 46, and the functions of the time / count measurement means and the abnormality determination means are performed by the air flow meter output abnormality determination means 211 of FIG. The function of the target throttle valve opening calculating means is the throttle valve control by the target throttle valve opening calculating means 212 of FIG. 46, and the function of the target throttle valve opening limiting means is the target throttle valve opening limiting means 213 of FIG. The functions of the means are performed by the
1 スロットルセンサ
2 ポジションセンサ
3 フェーズセンサ
10 エンジンコントローラ
21 スロットル弁
22 吸気通路
25 EGR弁(EGR装置)
29 燃料噴射弁(燃料供給手段)
50 VTC機構
141 エアフローメータ(充填効率検出手段)
DESCRIPTION OF
29 Fuel injection valve (fuel supply means)
50
Claims (16)
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて、正規化体積効率、スロットル弁前後吸気圧力比、スロットル弁前後吸気密度比のいずれか一つを算出する正規化体積効率・スロットル弁前後吸気圧力比・スロットル弁前後吸気密度比算出手段と、
この算出した正規化体積効率、スロットル弁前後吸気圧力比、スロットル弁前後吸気密度比のいずれか一つに基づいて体積効率を算出する体積効率算出手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a throttle valve in the intake passage and having a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Based on this calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, normalized volumetric efficiency, throttle valve front / rear intake pressure ratio, and normalized volume efficiency / throttle valve front / rear intake pressure ratio are calculated.・ Throttle valve front and rear intake density ratio calculation means,
A volume efficiency calculating means for calculating volume efficiency based on any one of the calculated normalized volume efficiency, throttle valve front-rear intake pressure ratio, and throttle valve front-rear intake density ratio; .
前記スロットル弁全開時体積効率に前記正規化体積効率を乗算した値を体積効率として算出することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。 When calculating the normalized volume efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, and calculating the volume efficiency based on the calculated normalized volume efficiency,
The engine control device according to claim 1, wherein a value obtained by multiplying the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the normalized volumetric efficiency is calculated as the volumetric efficiency.
EGR率を可変に制御し得るEGR装置と、
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて、正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率算出手段と、
この体積効率に基づいて充填効率推定値を算出する充填効率推定値算出手段と、
充填効率を検出する充填効率検出手段と、
この充填効率検出値と前記充填効率推定値の比または差を算出する比・差算出手段と、
この比または差に基づいて前記EGR装置に閉故障があるか否かを判定する閉故障判定手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a throttle valve in the intake passage and having a function as a pump for sucking intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
An EGR device capable of variably controlling the EGR rate;
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number, normalized volume efficiency calculating means for calculating normalized volume efficiency;
Volume efficiency calculating means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
Filling efficiency estimated value calculating means for calculating a filling efficiency estimated value based on the volume efficiency;
Filling efficiency detecting means for detecting the filling efficiency;
Ratio / difference calculating means for calculating a ratio or difference between the filling efficiency detection value and the filling efficiency estimated value;
Closed failure determination means for determining whether or not the EGR device has a closed failure based on this ratio or difference;
The engine control apparatus, characterized in that it comprises a.
EGR率を可変に制御し得るEGR装置と、
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率手段と、
この体積効率に基づいて充填効率推定値を算出する充填効率推定値算出手段と、
充填効率を検出する充填効率検出手段と、
この充填効率検出値と前記充填効率推定値の比または差を算出する比・差算出手段と、
この比または差に基づいて前記EGR装置に開故障があるか否かを判定する開故障判定手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a function as a pump that provides a throttle valve in an intake passage and sucks intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
An EGR device capable of variably controlling the EGR rate;
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Normalized volumetric efficiency calculating means for calculating normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number;
Volume efficiency means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
Filling efficiency estimated value calculating means for calculating a filling efficiency estimated value based on the volume efficiency;
Filling efficiency detecting means for detecting the filling efficiency;
Ratio / difference calculating means for calculating a ratio or difference between the filling efficiency detection value and the filling efficiency estimated value;
Open failure determination means for determining whether or not the EGR device has an open failure based on the ratio or difference;
Controller features and to Rue engine that comprises a.
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率手段と、
この体積効率と前記仮想流速を乗算して流速を算出する流速算出手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a function as a pump that provides a throttle valve in an intake passage and sucks intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Normalized volumetric efficiency calculating means for calculating normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number;
Volume efficiency means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
A flow velocity calculating means for calculating a flow velocity by multiplying the volumetric efficiency by the virtual flow velocity;
Controller features and to Rue engine that comprises a.
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率手段と、
この体積効率に基づいて充填効率推定値を算出する充填効率推定値算出手段と、
この充填効率推定値に基づいて燃料供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
この燃料供給量をエンジンに供給する燃料供給手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a function as a pump that provides a throttle valve in an intake passage and sucks intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Normalized volumetric efficiency calculating means for calculating normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number;
Volume efficiency means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
Filling efficiency estimated value calculating means for calculating a filling efficiency estimated value based on the volume efficiency;
Fuel supply amount calculation means for calculating the fuel supply amount based on the estimated charging efficiency value;
Fuel supply means for supplying the fuel supply amount to the engine;
Controller features and to Rue engine that comprises a.
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率手段と、
この体積効率に基づいて充填効率推定値を算出する充填効率推定値算出手段と、
充填効率を検出する実充填効率検出手段と、
この充填効率検出値と前記充填効率推定値に基づいて前記充填効率検出手段の出力に異常があるか否かを判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a function as a pump that provides a throttle valve in an intake passage and sucks intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Normalized volumetric efficiency calculating means for calculating normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number;
Volume efficiency means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
Filling efficiency estimated value calculating means for calculating a filling efficiency estimated value based on the volume efficiency;
An actual filling efficiency detecting means for detecting the filling efficiency;
An abnormality determining means for determining whether or not there is an abnormality in the output of the filling efficiency detection means based on the filling efficiency detection value and the filling efficiency estimation value;
Controller features and to Rue engine that comprises a.
前記充填効率推定値に所定の差または率を付加した値を異常判定上限値、異常判定下限値として算出する異常判定値算出手段と、
前記充填効率検出値が前記異常判定上限値を超えているときにこの異常判定上限値に、また前記充填効率検出値が前記異常判定下限値下限値を下回っているときにこの異常判定下限値に制限する制限手段と、
前記充填効率検出値が前記異常判定上限値または前記異常判定下限値に制限されている状態が所定時間以上継続したときに前記充填効率検出手段の出力に異常があると判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とする請求項9に記載のエンジンの制御装置。 The abnormality determining means includes
An abnormality determination value calculating means for calculating a value obtained by adding a predetermined difference or rate to the filling efficiency estimated value as an abnormality determination upper limit value and an abnormality determination lower limit value;
When the filling efficiency detection value exceeds the abnormality determination upper limit value, the abnormality determination upper limit value is set. When the filling efficiency detection value is less than the abnormality determination lower limit value lower limit value, the abnormality determination lower limit value is set. Limiting means to limit;
An abnormality determination unit that determines that the output of the charging efficiency detection unit is abnormal when the state in which the filling efficiency detection value is limited to the abnormality determination upper limit value or the abnormality determination lower limit value continues for a predetermined time or more;
The engine control apparatus according to claim 9, characterized in that it comprises a.
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率手段と、
実体積効率を検出する実体積効率検出手段と、
この実体積効率と前記算出された体積効率に基づいて前記実体積効率検出手段の出力に異常があるか否かを判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a function as a pump that provides a throttle valve in an intake passage and sucks intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Normalized volumetric efficiency calculating means for calculating normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number;
Volume efficiency means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
An actual volume efficiency detecting means for detecting the actual volume efficiency;
An abnormality determining means for determining whether or not the output of the actual volume efficiency detecting means is abnormal based on the actual volume efficiency and the calculated volume efficiency;
Controller features and to Rue engine that comprises a.
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率手段と、
この体積効率に基づいて充填効率推定値を算出する充填効率推定値算出手段と、
充填効率を検出する実充填効率検出手段と、
吸気脈動が生じる可能性のある領域で前記充填効率検出値と前記充填効率推定値の差または比が所定値を超えた時間または回数を計測する時間・回数計測手段と、
この計測値が判定値を超えたか否かにより前記充填効率検出手段の出力に吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるか否かを判定する異常判定手段と、
アクセル操作量とエンジン回転速度に応じて目標スロットル弁開度を算出する目標スロットル弁開度算出手段と、
前記判定結果より吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるとき吸気脈動が生じないように前記目標スロットル弁開度を所定値までに制限する目標スロットル弁開度制限手段と、
この所定値までに制限された目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を制御するスロットル弁制御手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a function as a pump that provides a throttle valve in an intake passage and sucks intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
The value obtained by dividing the cylinder intake fresh air substance amount per cycle when the throttle valve is fully opened by the gas substance quantity when the total stroke volume is satisfied with the gas downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully opened is when the throttle valve is fully opened. Virtual flow velocity / virtual Mach number for calculating the virtual flow velocity based on the volumetric efficiency and dividing the volumetric efficiency when the throttle valve is fully opened by the throttle valve opening area, or the virtual Mach number that is the virtual flow velocity divided by the sound velocity A calculation means;
Normalized volumetric efficiency calculating means for calculating normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number;
Volume efficiency means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
Filling efficiency estimated value calculating means for calculating a filling efficiency estimated value based on the volume efficiency;
An actual filling efficiency detecting means for detecting the filling efficiency;
A time / times measuring means for measuring the time or number of times when the difference or ratio between the filling efficiency detection value and the filling efficiency estimated value exceeds a predetermined value in a region where intake pulsation may occur;
An abnormality determination means for determining whether or not there is an abnormality with a large positive error associated with intake pulsation in the output of the charging efficiency detection means depending on whether or not the measured value exceeds a determination value;
A target throttle valve opening calculating means for calculating a target throttle valve opening according to the accelerator operation amount and the engine speed;
Target throttle valve opening limiting means for limiting the target throttle valve opening to a predetermined value so that intake pulsation does not occur when there is an abnormality in which a positive error associated with intake pulsation is greater than the determination result;
Throttle valve control means for controlling the throttle valve so as to obtain a target throttle valve opening limited to the predetermined value;
Controller features and to Rue engine that comprises a.
スロットル弁全開時における1サイクル当たりのシリンダ吸入新気物質量をスロットル弁全開時におけるスロットル弁下流の状態の気体で総行程容積を満たしたときの気体の物質量で除算した値をスロットル弁全開時体積効率とし、このスロットル弁全開時体積効率をスロットル弁開口面積で除算した値に基づいて仮想流速、またはこの仮想流速を音速で除算した値である仮想マッハ数を算出する仮想流速・仮想マッハ数算出手段と、
この算出した仮想流速または仮想マッハ数に基づいて正規化体積効率を算出する正規化体積効率算出手段と、
この正規化体積効率に前記スロットル弁全開時体積効率を乗算して体積効率を算出する体積効率手段と、
実体積効率を検出する実体積効率検出手段と、
吸気脈動が生じる可能性のある領域で前記実体積効率と前記算出された体積効率の差または比が所定値を超えた時間または回数を計測する手段と、
この計測値が判定値を超えたか否かにより前記実体積効率検出手段の出力に吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるか否かを判定する異常判定手段と、
アクセル操作量とエンジン回転速度に応じて目標スロットル弁開度を算出する目標スロットル弁開度算出手段と、
前記判定結果より吸気脈動に伴うプラス誤差が大きい異常があるとき吸気脈動が生じないように前記目標スロットル弁開度を所定値までに制限する目標スロットル弁開度制限手段と、
この所定値までに制限された目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を制御するスロットル弁制御手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 In a control device for an engine having a function as a pump that provides a throttle valve in an intake passage and sucks intake air downstream of the throttle valve into a combustion chamber,
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Normalized volumetric efficiency calculating means for calculating normalized volumetric efficiency based on the calculated virtual flow velocity or virtual Mach number;
Volume efficiency means for calculating the volume efficiency by multiplying the normalized volume efficiency by the volume efficiency when the throttle valve is fully opened;
An actual volume efficiency detecting means for detecting the actual volume efficiency;
Means for measuring a time or number of times that a difference or ratio between the actual volume efficiency and the calculated volume efficiency exceeds a predetermined value in a region where intake pulsation may occur;
An abnormality determining means for determining whether or not there is an abnormality with a large plus error associated with intake pulsation in the output of the actual volume efficiency detecting means depending on whether or not the measured value exceeds a determination value;
A target throttle valve opening calculating means for calculating a target throttle valve opening according to the accelerator operation amount and the engine speed;
Target throttle valve opening limiting means for limiting the target throttle valve opening to a predetermined value so that intake pulsation does not occur when there is an abnormality in which a positive error associated with intake pulsation is greater than the determination result;
Throttle valve control means for controlling the throttle valve so as to obtain a target throttle valve opening limited to the predetermined value;
Controller features and to Rue engine that comprises a.
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