JP4605042B2 - Intake air amount estimation device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の吸入空気量推定装置に関する。   The present invention relates to an intake air amount estimation device for an internal combustion engine.

内燃機関の吸気系統を、スロットル弁、吸気管、吸気弁等の要素に分けてそれぞれの要素毎にモデル化して数式で表すことにより機関の吸入空気量(筒内充填空気量)を計算によって求める、いわゆるエアモデルを用いた内燃機関の吸入空気量推定装置が知られている。   The intake system of the internal combustion engine is divided into elements such as a throttle valve, an intake pipe, an intake valve, etc., and each element is modeled and expressed by a mathematical formula to obtain the intake air amount (cylinder charged air amount) of the engine by calculation. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine using a so-called air model is known.

このようなエアモデルを用いた吸入空気量推定装置では、例えば、後述するように大気圧、大気温度以外には機関回転数とスロットル弁開度とのみによって筒内充填空気量を算出することが可能となる。また、モデル式を用いた計算により筒内充填空気量が算出できるため、スロットル弁開度等の変化速度が大きい過渡運転時にも応答性良好に吸入空気量を算出することが可能となっている。   In the intake air amount estimation device using such an air model, for example, as will be described later, it is possible to calculate the in-cylinder charged air amount only by the engine speed and the throttle valve opening in addition to the atmospheric pressure and the atmospheric temperature. It becomes. In addition, since the cylinder air charge amount can be calculated by calculation using a model formula, it is possible to calculate the intake air amount with good responsiveness even during transient operation where the change rate of the throttle valve opening or the like is large. .

このようなエアモデルを用いた吸入空気量推定装置では、吸気系をモデル化した計算式に基づいて筒内充填吸気量を算出するため、吸気系のモデル化の際に誤差があると正確な筒内充填空気量を算出することができない問題がある。   In such an intake air amount estimation device using an air model, the cylinder intake charge amount is calculated based on a calculation formula that models the intake system. Therefore, if there is an error in modeling the intake system, an accurate cylinder There is a problem that the amount of the inner charge air cannot be calculated.

また、仮に初期状態では実際の吸気系を正確にモデル化していた場合であっても、例えば、スロットル弁や吸気弁等は長期間の間に徐々に作動特性や流量特性が変化するような場合がある。また、初期状態においてもスロットル弁の特性は公差内でばらつきを生じており、必ずしも正確にモデルと一致していない場合がある。したがって、モデル計算式によって正確な筒内充填空気量を算出するためには、例えば機関運転中に或る運転パラメータの実測値とモデル計算式によって算出されたこの運転パラメータの値とを比較する等してモデル計算式の誤差を修正することが必要となる。   Even if the actual intake system is accurately modeled in the initial state, for example, when the operating characteristics and flow characteristics of a throttle valve, intake valve, etc. gradually change over a long period of time There is. Even in the initial state, the characteristics of the throttle valve vary within the tolerance, and may not always exactly match the model. Therefore, in order to calculate the accurate cylinder air charge amount by the model calculation formula, for example, an actual measurement value of a certain operation parameter is compared with the value of this operation parameter calculated by the model calculation formula during engine operation, etc. Therefore, it is necessary to correct the error of the model calculation formula.

そこで、特許文献1に記載の吸入空気量推定装置では、運転中のスロットル弁開度、吸気管内圧力、エアフロメータの実測値に基づいてモデル計算式の修正を行うモデル修正手段が備えられている。特に、特許文献1に記載の装置では、スロットル弁開度と吸気管内圧力とに基づいてスロットル通過空気流量を算出するスロットルモデルと吸気管内圧力に基づいて筒内吸入空気流量を算出する吸気弁モデルとにモデル誤差が生じ易いことに着目して、スロットルモデルと吸気系モデルとの二つのモデルをそれぞれの特性に合わせて個別に修正するようにしている。これにより、モデル誤差の修正が実際の吸気系に合わせて的確に行われるようになり、エアモデル全体によって行われる筒内充填空気量の推定精度を向上させることができる。   Therefore, the intake air amount estimation device described in Patent Document 1 includes model correction means for correcting the model calculation formula based on the throttle valve opening during operation, the intake pipe pressure, and the actual measured value of the air flow meter. . In particular, in the device described in Patent Document 1, a throttle model that calculates the throttle passage air flow rate based on the throttle valve opening and the intake pipe internal pressure, and an intake valve model that calculates the cylinder intake air flow rate based on the intake pipe internal pressure. In particular, the two models, the throttle model and the intake system model, are individually corrected in accordance with the respective characteristics. As a result, the correction of the model error is accurately performed according to the actual intake system, and the estimation accuracy of the in-cylinder charged air amount performed by the entire air model can be improved.

特開2004−211590号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004- 211590 特開2004−285996号公報JP 2004-285996 A 特開平11−324782号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-324782 特公平8−23331号公報Japanese Patent Publication No. 8-23331 特開2004−116459号公報JP 2004-16459A 国際公開第2003/033897号パンフレットInternational Publication No. 2003/033897 Pamphlet

ところで、上記特許文献1に記載の装置では、スロットルモデルのモデル計算式を修正するにあたって、スロットルモデルによって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいてエアフロメータによって出力されるであろう出力値を予想出力値AFMmtとして算出するエアフロメータモデルが用いられている。そして、実際のスロットル通過空気流量に応じて変化するエアフロメータの実際の出力値(以下、「実出力値」と称す)AFMと、上記エアフロメータモデルによって算出された予想出力値AFMmt(スロットルモデルによって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに応じて変化する)とを用いて、実出力値AFMと予想出力値AFMmtとの誤差または誤差率を実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルによって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとの誤差または誤差率であると擬制して、スロットルモデルのモデル計算式を修正するようにしている。   By the way, in the apparatus described in the above-mentioned patent document 1, when correcting the model calculation formula of the throttle model, the output that will be output by the air flow meter based on the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model. An air flow model that calculates a value as an expected output value AFMmt is used. Then, the actual output value (hereinafter referred to as “actual output value”) AFM of the air flow meter that changes according to the actual flow rate of air passing through the throttle, and the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model (depending on the throttle model). The error or the error rate between the actual output value AFM and the expected output value AFMmt is calculated by the actual throttle passing air flow rate and the throttle model. The model calculation formula of the throttle model is corrected by assuming that it is an error or an error rate with the estimated value mt of the air flow rate through the throttle.

ところが、エアフロメータには応答遅れがあるため、エアフロメータの実出力値AFMは現在の実際のスロットル通過空気流量のみに対応した値とはなっていない。また、エアフロメータモデルは現在のスロットル通過空気流量の推定値のみならず所定時間前にスロットルモデルによって算出された所定時間前のスロットル通過空気流量の推定値を用いて予想出力値AFMmtを算出しているため、エアフロメータモデルによって算出された予想出力値AFMmtも現在のスロットル通過空気流量の推定値のみに対応した値とはなっていない。   However, since the air flow meter has a response delay, the actual output value AFM of the air flow meter is not a value corresponding only to the current actual throttle passage air flow rate. In addition, the air flow meter model calculates an expected output value AFMmt by using not only the current estimated value of the throttle passage air flow but also the estimated value of the throttle passage air flow calculated by the throttle model a predetermined time before the predetermined time. Therefore, the predicted output value AFMmt calculated by the air flow meter model is not a value corresponding only to the estimated value of the current throttle passage air flow rate.

したがって、機関運転状態が過渡運転状態にあるときには、現在の実出力値AFMと現在の予想出力値AFMmtとの誤差または誤差率は現在の実際のスロットル通過空気流量と現在のスロットル通過空気流量の推定値mtとの誤差または誤差率を正確に表しておらず、よって現在の実出力値AFMと現在の予想出力値AFMmtとの誤差または誤差率に基づいてスロットルモデルのモデル計算式を修正するとモデル誤差の修正が実際の吸気系に合わせて的確に行われなくなってしまう。   Therefore, when the engine operating state is in a transient operating state, the error or error rate between the current actual output value AFM and the current predicted output value AFMmt is an estimate of the current actual throttle passage air flow rate and the current throttle passage air flow rate. The error or error rate with respect to the value mt is not accurately expressed, and therefore, if the model calculation formula of the throttle model is corrected based on the error or error rate between the current actual output value AFM and the current expected output value AFMmt, the model error Will not be accurately performed according to the actual intake system.

そこで、本発明の目的は、機関運転状態が過渡運転状態にある場合であっても、エアモデルを構成する要素モデルのモデル式を適切に修正することができる内燃機関の吸入空気量推定装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that can appropriately correct the model expression of an element model that constitutes an air model even when the engine operation state is in a transient operation state. There is to do.

上記課題を解決するために、第1の発明では、スロットル弁開度と吸気管内圧力とを用いてスロットル通過空気流量の推定値を算出するスロットルモデル計算式によって算出されるスロットル通過空気流量の推定値を用いて筒内充填空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置において、スロットル通過空気流量が一定であるときには該スロットル通過空気流量に対応する出力値を出力し、スロットル通過空気流量が変化したときには所定の遅れをもってスロットル通過空気流量に対応する出力値を出力するエアフロメータと、スロットル通過空気流量が変化したときに、現在のスロットル弁開度と現在の吸気管内圧力とを用いて上記スロットルモデル計算式によって算出される現在のスロットル通過空気流量の推定値と、所定時間前のスロットル弁開度と所定時間前の吸気管内圧力とを用いて上記スロットルモデル計算式によって算出される所定時間前のスロットル通過空気流量の推定値とを用いて、エアフロメータによって出力されるであろう出力値をエアフロメータの出力値の予想値として算出する予想値算出手段と、スロットル通過空気流量が変化したときに、エアフロメータの出力値とその予想値との間の誤差または誤差率に基づいて上記スロットルモデル計算式を修正する修正手段とを具備し、所定時間前のスロットル通過空気流量の影響でエアフロメータの出力値に含まれている成分を該エアフロメータの出力値から除去した値を上記修正手段においてエアフロメータの出力値として用い、或いは、所定時間前のスロットル通過空気流量の影響で予想値に含まれている成分を該予想値から除去した値を上記修正手段において予想値として用いるようにした。
第1の発明によれば、所定時間前のスロットル通過空気流量の影響でエアフロメータの出力値または予想値に含まれている成分を出力値または予想値から除去した値を修正手段においてエアフロメータの出力値または予想値として用いている。このため、機関運転状態が過渡運転状態にあるときであっても、修正手段に用いられる現在のエアフロメータの出力値と現在の予想値との誤差または誤差率が比較的正確に現在のスロットル通過空気流量の推定値と現在の実際のスロットル通過空気流量との誤差または誤差率を表しており、よってモデル計算式の修正を的確に行うことができるようになる。
In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, the estimation of the throttle passage air flow calculated by the throttle model calculation formula for calculating the estimated value of the throttle passage air flow using the throttle valve opening and the intake pipe pressure. In the intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates the in-cylinder charged air amount using the value, when the throttle passing air flow rate is constant, an output value corresponding to the throttle passing air flow rate is output, and the throttle passing air flow rate is The air flow meter that outputs an output value corresponding to the throttle passage air flow rate with a predetermined delay when changed, and the current throttle valve opening and the current intake pipe pressure when the throttle passage air flow rate changes The current estimated value of air flow through the throttle calculated by the throttle model formula and It will be output by the air flow meter using the estimated value of the throttle passage air flow before the predetermined time calculated by the above throttle model calculation formula using the Lottle valve opening and the intake pipe pressure before the predetermined time. Based on an error value or an error rate between the expected value calculation means for calculating the output value as an expected value of the output value of the air flow meter, and when the air flow rate through the throttle changes Correction means for correcting the throttle model calculation formula, and a value obtained by removing a component included in the output value of the air flow meter from the output value of the air flow meter due to the influence of the air flow rate through the throttle a predetermined time before Used as the output value of the air flow meter in the correction means, or included in the expected value due to the influence of the air flow rate through the throttle a predetermined time ago. The value of the components were removed from the predicted values are to used as the predicted value in the correction means.
According to the first aspect of the present invention, the correction means removes a component contained in the output value or the predicted value of the air flow meter from the output value or the predicted value due to the influence of the air flow rate through the throttle a predetermined time before. Used as output value or expected value. For this reason, even when the engine operating state is in a transient operating state, the error or error rate between the current output value of the current air flow meter used for the correction means and the current expected value is relatively accurate. It represents an error or an error rate between the estimated value of the air flow rate and the current actual air flow rate through the throttle, so that the model calculation formula can be corrected accurately.

第2の発明では、第1の発明において、上記スロットルモデル計算式にパラメータとして流量係数が用いられており、該流量係数として機関運転領域毎に定められたマップ値が用いられ、上記修正手段は機関運転状態が特定の機関運転領域内にある間のエアフロメータの出力値とその予想値との間の誤差または誤差率に基づいて上記特定の機関運転領域に対応する流量係数のマップ値を修正することによって上記スロットルモデル計算式を修正する。 In a second invention, in the first invention, a flow coefficient is used as a parameter in the throttle model calculation formula, a map value determined for each engine operating region is used as the flow coefficient, and the correcting means is Based on the error or error rate between the output value of the air flow meter and its expected value while the engine operating state is in the specific engine operating region, the map value of the flow coefficient corresponding to the specific engine operating region is corrected. This corrects the throttle model calculation formula.

第3の発明では、第2の発明において、上記予想値算出手段が所定の初期値を用いて予想値を算出し、上記修正手段が所定時間前のスロットル通過空気流量の影響で予想値に含まれている成分を該予想値から除去した値を用いる場合に、機関運転状態が特定の機関運転領域内となったときのエアフロメータの出力値またはそれに応答する値を上記初期値として用いて上記予想値算出手段によって算出される値を上記修正手段において予想値として用いる。 According to a third aspect, in the second aspect, the predicted value calculating means calculates a predicted value using a predetermined initial value, and the correcting means is included in the predicted value due to the influence of the air flow rate through the throttle before a predetermined time. When using a value obtained by removing the component that has been removed from the predicted value, the output value of the air flow meter when the engine operating state is within a specific engine operating range or a value corresponding to the output value is used as the initial value. The value calculated by the predicted value calculating means is used as the predicted value in the correcting means.

第4の発明では、第2または第3の発明において、上記修正手段が所定時間前のスロットル通過空気流量の影響でエアフロメータの出力値に含まれている成分を該エアフロメータの出力値から除去した値を用いる場合に、機関運転状態が特定の機関運転領域内となった時刻におけるエアフロメータの出力値から定まる初期値応答曲線における各時刻の値を対応する時刻のエアフロメータの出力値から減算した値を上記修正手段において上記各時刻のエアフロメータの出力値として用いる。 According to a fourth invention, in the second or third invention, the correction means removes a component contained in the output value of the air flow meter from the output value of the air flow meter due to the influence of the air flow rate through the throttle a predetermined time ago. When the measured value is used, the value at each time in the initial value response curve determined from the output value of the air flow meter at the time when the engine operating state is within the specific engine operating range is subtracted from the output value of the air flow meter at the corresponding time. The corrected value is used as the output value of the air flow meter at each time in the correcting means.

本発明によれば、機関運転状態が過渡運転状態にある場合であっても、エアモデルを構成する要素モデルのモデル式を適切に修正することができるようになる。   According to the present invention, even when the engine operating state is in a transient operating state, the model formula of the element model constituting the air model can be appropriately corrected.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1に概略的に示した機関本体1は筒内噴射型火花点火式内燃機関を示す。しかしながら、本発明をポート噴射型火花点火式内燃機関等の別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用してもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The engine body 1 schematically shown in FIG. 1 represents a direct injection spark ignition type internal combustion engine. However, the present invention may be applied to another spark ignition internal combustion engine such as a port injection type spark ignition internal combustion engine or a compression self-ignition internal combustion engine.

図1に示したように、本発明の実施形態では機関本体1はシリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には各気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。さらに、図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。また、ピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。さらに、シリンダヘッド4には、吸気弁6の位相角およびバルブリフト量を連続的に変更可能な吸気弁制御装置13が設けられている。   As shown in FIG. 1, in the embodiment of the present invention, the engine body 1 includes a cylinder block 2, a piston 3 that reciprocates within the cylinder block 2, and a cylinder head 4 fixed on the cylinder block 2. . A combustion chamber 5 is formed between the piston 3 and the cylinder head 4. In the cylinder head 4, an intake valve 6, an intake port 7, an exhaust valve 8, and an exhaust port 9 are arranged for each cylinder. Further, as shown in FIG. 1, a spark plug 10 is disposed at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve 11 is disposed around the inner wall surface of the cylinder head 4. Further, a cavity 12 extending from the lower side of the fuel injection valve 11 to the lower side of the spark plug 10 is formed on the top surface of the piston 3. Further, the cylinder head 4 is provided with an intake valve control device 13 capable of continuously changing the phase angle and the valve lift amount of the intake valve 6.

各気筒の吸気ポート7は吸気枝管14を介してサージタンク15に連結され、サージタンク15は吸気管16を介してエアクリーナ17に連結される。吸気管16内にはステップモータ18によって駆動されるスロットル弁19が配置される。一方、各気筒の排気ポート9は排気管20に連結され、この排気管20は排気浄化触媒21を内蔵したケーシング22に連結される。なお、以下の説明では、スロットル弁19から吸気弁6までの吸気枝管14、サージタンク15、吸気管16等の部分を吸気管部分23と称す。   The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 15 via an intake branch pipe 14, and the surge tank 15 is connected to an air cleaner 17 via an intake pipe 16. A throttle valve 19 driven by a step motor 18 is disposed in the intake pipe 16. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to an exhaust pipe 20, and the exhaust pipe 20 is connected to a casing 22 containing an exhaust purification catalyst 21. In the following description, portions of the intake branch pipe 14, the surge tank 15, the intake pipe 16 and the like from the throttle valve 19 to the intake valve 6 are referred to as an intake pipe portion 23.

電子制御ユニット(ECU)31はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具備する。サージタンク13には、吸気管部分23内の空気(吸気ガス)の圧力を検出するための吸気管内圧力センサ40が設けられており、吸気管内圧力センサ40は吸気管部分23内の圧力に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。   The electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a bidirectional bus 32, a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an input. A port 36 and an output port 37 are provided. The surge tank 13 is provided with an intake pipe pressure sensor 40 for detecting the pressure of air (intake gas) in the intake pipe portion 23, and the intake pipe pressure sensor 40 is proportional to the pressure in the intake pipe portion 23. The output voltage is generated, and this output voltage is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38.

また、スロットル弁19の上流側の吸気管16には吸気管16内を通過して流れる吸入空気流量を検出するエアフロメータ41が設けられており、本実施形態におけるエアフロメータ41の構成については後述する。さらに、エアクリーナ17近傍には吸気温度を検出する吸気温度センサ42と、大気圧を検出する大気圧センサ43とが設けられる。スロットル弁19にはスロットル弁19の開度を検出するスロットル弁開度センサ44が設けられており、スロットル弁開度センサ44はスロットル弁開度に対応する出力信号を発生させる。これらエアフロメータ41、吸気温度センサ42、大気圧センサ43およびスロットル弁開度センサ44はそれぞれ吸入空気流量(質量流量)、吸気温度(大気温度)、大気圧およびスロットル弁開度に対応する出力信号を発生し、この出力信号が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。   The intake pipe 16 upstream of the throttle valve 19 is provided with an air flow meter 41 for detecting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 16, and the configuration of the air flow meter 41 in this embodiment will be described later. To do. Further, an intake air temperature sensor 42 for detecting the intake air temperature and an atmospheric pressure sensor 43 for detecting the atmospheric pressure are provided in the vicinity of the air cleaner 17. The throttle valve 19 is provided with a throttle valve opening sensor 44 that detects the opening of the throttle valve 19, and the throttle valve opening sensor 44 generates an output signal corresponding to the throttle valve opening. These air flow meter 41, intake air temperature sensor 42, atmospheric pressure sensor 43 and throttle valve opening sensor 44 output signals corresponding to intake air flow rate (mass flow rate), intake air temperature (atmospheric temperature), atmospheric pressure and throttle valve opening, respectively. This output signal is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38.

また、アクセルペダル45にはアクセルペダル45の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ46が接続され、負荷センサ46の出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、クランク角センサ47は例えばクランクシャフトが15度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35ではこのクランク角センサ45の出力パルスから機関回転数が計算される。   A load sensor 46 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 45 is connected to the accelerator pedal 45, and the output voltage of the load sensor 46 is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. The The crank angle sensor 47 generates an output pulse every time the crankshaft rotates 15 degrees, for example, and this output pulse is input to the input port 36. The CPU 35 calculates the engine speed from the output pulse of the crank angle sensor 45.

一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11、吸気弁制御装置13およびステップモータ18に接続される。   On the other hand, the output port 37 is connected to the spark plug 10, the fuel injection valve 11, the intake valve control device 13, and the step motor 18 through a corresponding drive circuit 39.

図2は本実施形態で用いられるエアフロメータ41の概略斜視図を、図3は図2に示したエアフロメータ41の熱線計量部の拡大斜視図である。本実施形態では、エアフロメータ41は、熱線式流量計とされており、図2に示したように吸気管16内を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス通路と、このバイパス通路にバイパスされた吸入空気の質量流量を計測する熱線計量部41aと、計測された質量流量に応じた電圧を出力する信号処理部41bとを有する。熱線計量部41aは図3に示したように白金熱線から成る吸気温度計測用抵抗41a1と、この吸気温度計測用抵抗41a1を信号処理部41bに連結して保持するサポート部41a2と、加熱用抵抗(ボビン部)41a3と、この加熱用抵抗41a3を信号処理部41bに連結して保持するサポート部41a4とを備える。信号処理部41bは、吸気温度計測用抵抗41a1と加熱用抵抗41a3とで構成されるブリッジ回路を有し、このブリッジ回路により吸気温度計測用抵抗41a1と加熱用抵抗41a3との温度差を常に一定に維持するように加熱用抵抗41a3に供給する電力を調整すると共に、この供給する電力を電圧に変換して出力するようになっている。エアフロメータ41の出力電圧Vgとエアフロメータ41が配置された吸気管16内を通過する空気の流量(以下、「エアフロ通過空気流量」と称す)との関係は図4に示した通りである。   FIG. 2 is a schematic perspective view of an air flow meter 41 used in the present embodiment, and FIG. 3 is an enlarged perspective view of a heat ray measuring unit of the air flow meter 41 shown in FIG. In the present embodiment, the air flow meter 41 is a hot-wire flow meter, and as shown in FIG. 2, the air flow meter 41 is bypassed by a bypass passage that bypasses a part of the air flowing in the intake pipe 16 and the bypass passage. It has a hot-wire measuring unit 41a that measures the mass flow rate of the intake air, and a signal processing unit 41b that outputs a voltage corresponding to the measured mass flow rate. As shown in FIG. 3, the hot wire measuring unit 41a includes an intake air temperature measurement resistor 41a1 made of platinum heat wire, a support unit 41a2 that holds the intake air temperature measurement resistor 41a1 connected to the signal processing unit 41b, and a heating resistor. (Bobbin portion) 41a3 and a support portion 41a4 for connecting and holding the heating resistor 41a3 to the signal processing portion 41b. The signal processing unit 41b has a bridge circuit composed of an intake air temperature measurement resistor 41a1 and a heating resistor 41a3, and a temperature difference between the intake air temperature measurement resistor 41a1 and the heating resistor 41a3 is always constant by this bridge circuit. The power supplied to the heating resistor 41a3 is adjusted so that the power is maintained, and the supplied power is converted into a voltage and output. The relationship between the output voltage Vg of the air flow meter 41 and the flow rate of air passing through the intake pipe 16 in which the air flow meter 41 is disposed (hereinafter referred to as “air flow passage air flow rate”) is as shown in FIG.

ところで、内燃機関の制御装置では、内燃機関の燃焼室5において燃焼される混合気の空燃比を目標空燃比にするために、吸気弁6が閉じたときに燃焼室5内に充填されている空気の量(以下、「筒内充填空気量Mc」と称す)を推定し、推定された筒内充填空気量Mcに基づいて混合気の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁11によって内燃機関の燃焼室5(または吸気通路)に噴射する燃料の量(以下、「燃料噴射量」と称す)を定めている。したがって、内燃機関の燃焼室5において燃焼される混合気の空燃比を正確に目標空燃比とするためには、筒内充填空気量Mcを正確に推定する必要がある。   By the way, in the control device for the internal combustion engine, the combustion chamber 5 is filled when the intake valve 6 is closed in order to set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 5 of the internal combustion engine to the target air-fuel ratio. The amount of air (hereinafter referred to as “cylinder charged air amount Mc”) is estimated, and the fuel injection valve 11 is set so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target air-fuel ratio based on the estimated cylinder charged air amount Mc. Defines the amount of fuel injected into the combustion chamber 5 (or intake passage) of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “fuel injection amount”). Therefore, in order to accurately set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber 5 of the internal combustion engine to the target air-fuel ratio, it is necessary to accurately estimate the cylinder charge air amount Mc.

通常、筒内充填空気量Mcは、エアフロメータ等の多数のセンサ、およびこれらセンサからの出力値を引数とした多数のマップから推定される。ところが、このようにマップを用いて筒内充填空気量Mcを推定する場合、推定される筒内充填空気量Mcの値をより正確なものにするためには、必要なマップの数およびその引数の数が多くなる。このようにマップの数が多くなると、マップを保存するためのECUのROMを記憶容量の大きいものにしなければならず、内燃機関の制御装置の製造コストが高くなってしまう。さらに、各マップを作成するにはマップが用いられる内燃機関の形式毎に適合作業を行わなければならないが、この適合作業における測定点はマップの数およびその引数の数に応じて増大するため、マップの数およびその引数の数が多くなると適合作業の工数も増大してしまう。   Usually, the in-cylinder charged air amount Mc is estimated from a large number of sensors such as an air flow meter and a large number of maps using output values from these sensors as arguments. However, when the in-cylinder charged air amount Mc is estimated using the map in this way, in order to make the estimated value of the in-cylinder charged air amount Mc more accurate, the number of necessary maps and their arguments are required. The number of will increase. If the number of maps increases in this way, the ROM of the ECU for storing the maps must have a large storage capacity, which increases the manufacturing cost of the control device for the internal combustion engine. Furthermore, in order to create each map, a calibration operation must be performed for each type of internal combustion engine in which the map is used, but the number of measurement points in this calibration operation increases according to the number of maps and the number of arguments thereof. If the number of maps and the number of arguments increase, the number of man-hours for fitting work will increase.

そこで、マップを用いずに様々なモデルを用いて、数値計算により筒内充填空気量Mcを算出する内燃機関の制御装置が検討されている。このような制御装置では、数値計算を多用することにより必要なマップの数を極力減らすようにしており、これにより適合作業を行う際の工数を大幅に削減しながらも、筒内充填空気量Mcを正確に算出することができる。このような制御装置のうち本願出願人により提案されたものの一つに、図5に示したエアモデルを搭載した制御装置がある。図示したエアモデルは内燃機関に適用される最も単純なモデルであり、以下このエアモデルについて説明する。   In view of this, a control device for an internal combustion engine that calculates the in-cylinder charged air amount Mc by numerical calculation using various models without using a map has been studied. In such a control apparatus, the number of necessary maps is reduced as much as possible by using a lot of numerical calculations. This greatly reduces the number of man-hours for performing the fitting work, but also the in-cylinder charged air amount Mc Can be calculated accurately. Among such control devices, one proposed by the applicant of the present application is a control device equipped with the air model shown in FIG. The illustrated air model is the simplest model applied to an internal combustion engine, and this air model will be described below.

エアモデルは、図5に示したようにスロットルモデルM10、吸気管モデルM20、吸気弁モデルM30を備える。スロットルモデルM10には、スロットル弁開度センサ44によって検出されたスロットル弁19の開度(スロットル弁開度)θtと、大気圧センサ43によって検出された内燃機関周囲の大気圧(または、吸気管16に吸入される空気の圧力)Paと、吸気温度センサ42によって検出された内燃機関周囲の大気温度(または、吸気管16に吸入される空気の温度)Taと、後述する吸気管モデルM20において算出された吸気管部分23内の圧力(以下、「吸気管内圧力」と称す)Pmとが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述するスロットルモデルM10のモデル式に代入することで、単位時間当たりにスロットル弁19を通過する空気の流量(以下、「スロットル通過空気流量の推定値mt」と称す)が算出される。スロットルモデルM10において算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtは、吸気管モデルM20へ入力される。   As shown in FIG. 5, the air model includes a throttle model M10, an intake pipe model M20, and an intake valve model M30. The throttle model M10 includes an opening (throttle valve opening) θt of the throttle valve 19 detected by the throttle valve opening sensor 44 and an atmospheric pressure (or an intake pipe) around the internal combustion engine detected by the atmospheric pressure sensor 43. 16) Pa, the air temperature around the internal combustion engine detected by the intake air temperature sensor 42 (or the temperature of air sucked into the intake pipe 16) Ta, and an intake pipe model M20 described later. By calculating the calculated pressure in the intake pipe portion 23 (hereinafter referred to as “intake pipe pressure”) Pm, and substituting the values of these input parameters into the model formula of the throttle model M10 described later, A flow rate of air passing through the throttle valve 19 per unit time (hereinafter referred to as “estimated value mt of the air flow rate through the throttle”) is calculated. The estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated in the throttle model M10 is input to the intake pipe model M20.

吸気管モデルM20には、スロットルモデルM10において算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtと、以下で詳述する単位時間当たりに燃焼室5内に流入する空気の流量(以下、「筒内吸入空気流量mc」と称す。なお、筒内吸入空気流量mcの定義については、吸気弁モデルM30の説明において詳述する)とが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述する吸気管モデルM20のモデル式に代入することで、吸気管部分23内に存在する空気の圧力(以下、「吸気管内圧力Pm」と称す)と吸気管部分23内に存在する空気の温度(以下、「吸気管内温度Tm」と称す)とが算出される。吸気管モデルM20において算出された吸気管内圧力Pmと吸気管内温度Tmは共に吸気弁モデルM30へ入力され、さらに吸気管内圧力PmはスロットルモデルM10にも入力される。   The intake pipe model M20 includes an estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated in the throttle model M10 and a flow rate of air flowing into the combustion chamber 5 per unit time described below (hereinafter referred to as “in-cylinder intake”). The definition of the in-cylinder intake air flow rate mc will be described in detail in the description of the intake valve model M30), and the values of these input parameters are described later. By substituting into the model equation of M20, the pressure of the air present in the intake pipe portion 23 (hereinafter referred to as “intake pipe pressure Pm”) and the temperature of the air present in the intake pipe portion 23 (hereinafter referred to as “intake air”). (Referred to as “in-pipe temperature Tm”). The intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated in the intake pipe model M20 are both input to the intake valve model M30, and the intake pipe pressure Pm is also input to the throttle model M10.

吸気弁モデルM30には、吸気管モデルM20において算出された吸気管内圧力Pmおよび吸気管内温度Tmの他に大気温度Taが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述する吸気弁モデルM30のモデル式に代入することで、筒内吸入空気流量mcが算出される。算出された筒内吸入空気流量mcは、筒内充填空気量Mcに変換され、この筒内充填空気量Mcに基づいて燃料噴射弁からの燃料噴射量が決定される。また、吸気弁モデルM30において算出された筒内吸入空気流量mcは吸気管モデルM20に入力される。   In addition to the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated in the intake pipe model M20, an atmospheric temperature Ta is input to the intake valve model M30, and the values of these input parameters are set in the intake valve model M30 described later. By substituting into the model equation, the cylinder intake air flow rate mc is calculated. The calculated in-cylinder intake air flow rate mc is converted into the in-cylinder charged air amount Mc, and the fuel injection amount from the fuel injection valve is determined based on the in-cylinder charged air amount Mc. The in-cylinder intake air flow rate mc calculated in the intake valve model M30 is input to the intake pipe model M20.

図5から分かるように、エアモデルでは或るモデルにおいて算出されたパラメータの値が別のモデルへの入力値として利用されるので、エアモデル全体では、実際に入力される値はスロットル弁開度θt、大気圧Pa、および大気温度Taの三つのパラメータのみであり、これら三つのパラメータから筒内充填空気量Mcが算出される。   As can be seen from FIG. 5, in the air model, the parameter value calculated in one model is used as an input value to another model. Therefore, in the entire air model, the actually input value is the throttle valve opening θt, There are only three parameters of the atmospheric pressure Pa and the atmospheric temperature Ta, and the cylinder charge air amount Mc is calculated from these three parameters.

次に、エアモデルの各モデルM10〜M30について説明する。
スロットルモデルM10では、大気圧Pa、大気温度Ta、吸気内圧力Pm、スロットル弁開度θtから、下記式(1)に基づいてスロットル通過空気流量の推定値mtが算出される。ここで、式(1)におけるμtはスロットル弁における流量係数で、スロットル弁開度θtの関数であり、よって図6に示したようなマップから定まる。また、Atはスロットル弁の開口断面積を示し、スロットル弁開度θtの関数であり、図7に示したようなマップから定まる。なお、これら流量係数μtおよび開口断面積Atをまとめたμt・Atをスロットル弁開度θtから一つのマップで求まるようにしてもよい。また、Rは気体定数に関する定数であり、実際には気体定数を1mol当たりの気体(空気)の質量Mlmolで除算した値である。

Figure 0004605042
Next, each model M10 to M30 of the air model will be described.
In the throttle model M10, an estimated value mt of the throttle passage air flow rate is calculated from the atmospheric pressure Pa, the atmospheric temperature Ta, the intake air pressure Pm, and the throttle valve opening θt based on the following equation (1). Here, μt in the equation (1) is a flow coefficient in the throttle valve, which is a function of the throttle valve opening θt, and is thus determined from a map as shown in FIG. Further, At indicates the opening cross-sectional area of the throttle valve, which is a function of the throttle valve opening θt, and is determined from a map as shown in FIG. Note that μt · At obtained by collecting the flow coefficient μt and the opening cross-sectional area At may be obtained from one throttle map from the throttle valve opening θt. R is a constant related to the gas constant, and is actually a value obtained by dividing the gas constant by the mass Mlmol of gas (air) per mol.
Figure 0004605042

また、Φ(Pm/Pa)は下記式(2)に示した関数であり、この式(2)におけるκは比熱比(一定値とする)である。この関数Φ(Pm/Pa)は図8に示したようなグラフに表すことができるので、このようなグラフをマップとしてECU31のROM34に保存し、実際には式(2)を用いて計算するのではなくマップからΦ(Pm/Pa)の値を求めるようにしてもよい。

Figure 0004605042
Φ (Pm / Pa) is a function shown in the following formula (2), and κ in the formula (2) is a specific heat ratio (a constant value). Since this function Φ (Pm / Pa) can be expressed in a graph as shown in FIG. 8, such a graph is stored as a map in the ROM 34 of the ECU 31 and is actually calculated using the equation (2). Alternatively, the value of Φ (Pm / Pa) may be obtained from the map.
Figure 0004605042

これらスロットルモデルM10の式(1)および式(2)は、スロットル弁19上流の気体の圧力を大気圧Pa、スロットル弁19上流の気体の温度を大気温度Ta、スロットル弁19の下流の気体の圧力を吸気管内圧力Pmとして、図9に示したようなスロットル弁19のモデルに対して、質量保存則、エネルギ保存則および運動量保存則を適用し、さらに気体の状態方程式、比熱比の定義式、およびマイヤーの関係式を利用することによって得られる。   Expressions (1) and (2) of the throttle model M10 are such that the gas pressure upstream of the throttle valve 19 is the atmospheric pressure Pa, the gas temperature upstream of the throttle valve 19 is the atmospheric temperature Ta, and the gas downstream of the throttle valve 19 is Applying the law of conservation of mass, the law of conservation of energy and the law of conservation of momentum to the model of the throttle valve 19 as shown in FIG. , And by using the Mayer relation.

吸気管モデルM20では、スロットル通過空気流量の推定値mt、筒内吸入空気流量mc、および大気温度Taから、下記式(3)および式(4)に基づいて吸気管内圧力Pmおよび吸気管内温度Tmが算出される。なお、式(3)および式(4)におけるVmはスロットル弁19から吸気弁6までの吸気枝管14、サージタンク15、吸気管16等の部分(吸気管部分23)の容積に等しい定数である。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
In the intake pipe model M20, the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm are calculated from the estimated value mt of the throttle passage air flow rate, the in-cylinder intake air flow rate mc, and the atmospheric temperature Ta based on the following formulas (3) and (4). Is calculated. Vm in the equations (3) and (4) is a constant equal to the volume of the intake branch pipe 14, the surge tank 15, the intake pipe 16 and the like (intake pipe portion 23) from the throttle valve 19 to the intake valve 6. is there.
Figure 0004605042
Figure 0004605042

ここで、吸気管モデルM20について図10を参照して説明する。吸気管部分23の総気体量(総空気量)をMとすると、総気体量Mの時間的変化は、吸気管部分に流入する気体の流量、すなわちスロットル通過空気流量の推定値mtと、吸気管部分から流出する気体の流量、すなわち筒内吸入空気流量mcとの差に等しいため、質量保存則により下記式(5)が得られ、この式(5)および吸気管部分23における気体の状態方程式(Pm・Vm=M・R・Tm)より、式(3)が得られる。

Figure 0004605042
Here, the intake pipe model M20 will be described with reference to FIG. When the total gas amount (total air amount) in the intake pipe portion 23 is M, the temporal change in the total gas amount M is the flow rate of the gas flowing into the intake pipe portion, that is, the estimated value mt of the air flow rate through the throttle, and the intake air Since it is equal to the difference between the flow rate of the gas flowing out from the pipe portion, that is, the in-cylinder intake air flow rate mc, the following equation (5) is obtained according to the law of conservation of mass, and the gas state in this equation (5) and the intake pipe portion 23 Equation (3) is obtained from the equation (Pm · Vm = M · R · Tm).
Figure 0004605042

また、吸気管部分23の気体のエネルギM・Cv・Tmの時間的変化量は、吸気管部分23に流入する気体のエネルギと吸気管部分23から流出する気体のエネルギとの差に等しい。このため、吸気管部分23に流入する気体の温度を大気温度Ta、吸気管部分23から流出する気体の温度を吸気管内温度Tmとすると、エネルギ保存則により下記式(6)が得られ、この式(6)および上記気体の状態方程式より、式(4)が得られる。

Figure 0004605042
Further, the temporal change amount of the gas energy M · Cv · Tm in the intake pipe portion 23 is equal to the difference between the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 23 and the energy of the gas flowing out of the intake pipe portion 23. Therefore, when the temperature of the gas flowing into the intake pipe portion 23 is the atmospheric temperature Ta and the temperature of the gas flowing out from the intake pipe portion 23 is the intake pipe temperature Tm, the following equation (6) is obtained from the energy conservation law. Equation (4) is obtained from Equation (6) and the gas equation of state.
Figure 0004605042

吸気弁モデルM30では、吸気管内圧力Pm、吸気管内温度Tm、および大気温度Taから、下記式(7)に基づいて、筒内吸入空気流量mcが算出される。なお、式(7)におけるa、bは、機関回転数Neから、さらに吸気弁6の位相角(バルブタイミング)および作用角を変更できる可変動弁機構を備えた内燃機関の場合には吸気弁6の位相角、作用角から定まる値である。

Figure 0004605042
In the intake valve model M30, the in-cylinder intake air flow rate mc is calculated from the intake pipe internal pressure Pm, the intake pipe internal temperature Tm, and the atmospheric temperature Ta based on the following equation (7). In the equation (7), a and b are intake valves in the case of an internal combustion engine having a variable valve mechanism that can change the phase angle (valve timing) and operating angle of the intake valve 6 from the engine speed Ne. 6 is a value determined from the phase angle and the working angle.
Figure 0004605042

上述した吸気弁モデルM30について図11を参照して説明する。一般に、吸気弁6が閉じたときに燃焼室5内に充填されている空気の量である筒内充填空気量Mcは、吸気弁6が閉弁するとき(吸気弁閉弁時)に確定し、吸気弁6閉弁時の燃焼室5内の圧力に比例する。また、吸気弁6閉弁時の燃焼室5内の圧力は吸気弁6上流の気体の圧力、すなわち吸気管内圧力Pmと等しいとみなすことができる。したがって、筒内充填空気量Mcは、吸気管内圧力Pmに比例すると近似することができる。   The above-described intake valve model M30 will be described with reference to FIG. In general, the in-cylinder charged air amount Mc, which is the amount of air charged in the combustion chamber 5 when the intake valve 6 is closed, is determined when the intake valve 6 is closed (when the intake valve is closed). This is proportional to the pressure in the combustion chamber 5 when the intake valve 6 is closed. Further, the pressure in the combustion chamber 5 when the intake valve 6 is closed can be regarded as being equal to the pressure of the gas upstream of the intake valve 6, that is, the intake pipe pressure Pm. Therefore, the cylinder charge air amount Mc can be approximated as being proportional to the intake pipe pressure Pm.

ここで、一定時間(例えば、クランク角720°分)当たりに吸気管部分23から流出する全空気流量を平均化したもの、または一定時間(例えば、クランク角720°分)当たりに吸気管部分23から全ての気筒の燃焼室5に吸入される空気量を上記一定時間で除算したものを筒内吸入空気流量mc(以下で詳述する)とすると、筒内充填空気量Mcが吸気管内圧力Pmに比例することから、筒内吸入空気流量mcも吸気管内圧力Pmに比例すると考えられる。このことから、理論および経験則に基づいて、上記式(7)が得られる。なお、式(7)における値aは比例係数であり、値bは燃焼室5内に残存していた既燃ガスを表す値(排気弁8閉弁時に燃焼室5内に残る既燃ガス量を後述する時間ΔT180°で除算したものと考えられる)である。また、実際の運転では過渡運転時に吸気管内温度Tmが大きく変化する場合があるため、これに対する補正として理論および経験則に基づいて導かれたTa/Tmが乗算されている。   Here, the average air flow rate flowing out of the intake pipe portion 23 per a certain time (for example, a crank angle of 720 °), or the intake pipe portion 23 per a certain time (for example, a crank angle of 720 °). If the cylinder intake air flow rate mc (described in detail below) is obtained by dividing the amount of air sucked into the combustion chambers 5 of all cylinders by the predetermined time, the cylinder charge air amount Mc becomes the intake pipe pressure Pm. Therefore, it is considered that the in-cylinder intake air flow rate mc is also proportional to the intake pipe pressure Pm. From this, the above formula (7) is obtained based on the theory and empirical rules. The value a in the equation (7) is a proportional coefficient, and the value b is a value representing the burned gas remaining in the combustion chamber 5 (the amount of burned gas remaining in the combustion chamber 5 when the exhaust valve 8 is closed). Is divided by a time ΔT180 ° described later). In actual operation, the intake pipe temperature Tm may change greatly during transient operation, and Ta / Tm derived based on theory and empirical rule is multiplied as a correction for this.

ここで、筒内吸入空気流量mcについて、図12を参照して内燃機関が4気筒である場合について説明する。なお、図12は横軸がクランクシャフトの回転角度、縦軸が単位時間当たりに吸気管部分23から燃焼室5に実際に流入する空気の流量である。図12に示したように、4気筒の内燃機関では、吸気弁6が例えば1番気筒、3番気筒、4番気筒、2番気筒の順に開弁し、各気筒に対応する吸気弁6の開弁量に応じて吸気管部分23から各気筒の燃焼室5内へ空気が流入する。例えば、吸気管部分23から各気筒の燃焼室5内に流入する空気の流量の変位は図12に破線で示した通りであり、これを総合して吸気管部分23から全気筒の燃焼室5に流入する空気の流量は図12に実線で示した通りである。また、例えば1番気筒への筒内充填空気量Mcは図12に斜線で示した通りである。   Here, the cylinder intake air flow rate mc will be described with reference to FIG. 12 when the internal combustion engine has four cylinders. In FIG. 12, the horizontal axis represents the rotation angle of the crankshaft, and the vertical axis represents the flow rate of air actually flowing from the intake pipe portion 23 into the combustion chamber 5 per unit time. As shown in FIG. 12, in the four-cylinder internal combustion engine, the intake valve 6 is opened in the order of, for example, the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder, and the intake valve 6 corresponding to each cylinder is opened. Air flows from the intake pipe portion 23 into the combustion chamber 5 of each cylinder according to the valve opening amount. For example, the displacement of the flow rate of air flowing into the combustion chamber 5 of each cylinder from the intake pipe portion 23 is as shown by a broken line in FIG. The flow rate of the air flowing into is as shown by the solid line in FIG. Further, for example, the in-cylinder charged air amount Mc to the first cylinder is as shown by hatching in FIG.

これに対して、実線で示した吸気管部分23から全ての気筒の燃焼室5に流入する空気の流量を平均化したものが筒内吸入空気流量mcであり、図中に一点鎖線で示す。そして、この一点鎖線で示した筒内吸入空気流量mcに、4気筒の場合にはクランクシャフトが180°(すなわち、4ストローク式内燃機関において1サイクル中にクランクシャフトが回転する角度720°を気筒数で割った角度)回転するのにかかる時間ΔT180°を乗算したものが筒内充填空気量Mcとなる。したがって、吸気弁モデルM30で算出された筒内吸入空気流量mcにΔT180°を乗算することで、筒内充填空気量Mcが算出される(Mc=mc・ΔT180°)。より詳細には、筒内充填空気量Mcが吸気弁閉弁時の圧力に比例することを考慮して、吸気弁閉弁時の筒内吸入空気流量mcにΔT180°を乗算したものが筒内充填空気量Mcとされる。   On the other hand, the in-cylinder intake air flow rate mc is obtained by averaging the flow rate of the air flowing into the combustion chambers 5 of all the cylinders from the intake pipe portion 23 shown by the solid line, and is indicated by a one-dot chain line in the drawing. In the cylinder intake air flow rate mc indicated by the one-dot chain line, in the case of four cylinders, the crankshaft is 180 ° (that is, the angle 720 ° at which the crankshaft rotates during one cycle in the four-stroke internal combustion engine) The in-cylinder charged air amount Mc is obtained by multiplying the time ΔT180 ° required for rotation by an angle divided by the number. Therefore, the cylinder intake air amount Mc is calculated by multiplying the cylinder intake air flow rate mc calculated by the intake valve model M30 by ΔT180 ° (Mc = mc · ΔT180 °). More specifically, in consideration of the fact that the in-cylinder charged air amount Mc is proportional to the pressure when the intake valve is closed, the in-cylinder intake air flow rate mc when the intake valve is closed is multiplied by ΔT180 °. The filling air amount Mc.

次に、上記エアモデルを内燃機関の制御装置に実装して、実際に筒内充填空気量Mcを算出する場合について説明する。筒内充填空気量Mcはエアモデルを用いて、上記式(1)、式(3)、式(4)、および式(7)を解くことにより表される。この場合、ECU31で処理するために、これらの式を離散化する必要がある。時刻t、計算間隔Δtを用いて式(1)、式(3)、式(4)、および式(7)を離散化すると、それぞれ下記式(8)、式(9)、式(10)、および式(11)が得られる。なお、吸気管内温度Tm(t+Δt)は、式(9)および式(10)によってそれぞれ算出されたPm/Tm(t+Δt)およびPm(t+Δt)から、式(12)によって算出される。

Figure 0004605042
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Next, a description will be given of a case where the air model is mounted on a control device for an internal combustion engine and the in-cylinder charged air amount Mc is actually calculated. The in-cylinder charged air amount Mc is expressed by solving the above equations (1), (3), (4), and (7) using an air model. In this case, in order to be processed by the ECU 31, these equations need to be discretized. When the formula (1), the formula (3), the formula (4), and the formula (7) are discretized using the time t and the calculation interval Δt, the following formulas (8), (9), and (10) are respectively obtained. And Equation (11) is obtained. The intake pipe internal temperature Tm (t + Δt) is calculated by equation (12) from Pm / Tm (t + Δt) and Pm (t + Δt) calculated by equations (9) and (10), respectively.
Figure 0004605042
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このようにして実装されたエアモデルでは、スロットルモデルM10の式(8)で算出された時刻tにおけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t)と、吸気弁モデルM30の式(11)で算出された時刻tにおける筒内吸入空気流量mc(t)とが、吸気管モデルM20の式(9)および式(10)に代入され、これにより時刻t+Δtにおける吸気管内圧力Pm(t+Δt)および吸気管内温度Tm(t+Δt)が算出される。次いで、算出されたPm(t+Δt)およびTm(t+Δt)は、スロットルモデルM10および吸気弁モデルM30の式(8)および式(11)に代入され、これにより時刻t+Δtにおけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t+Δt)および筒内吸入空気流量mc(t+Δt)が算出される。そして、このような計算を繰り返すことによって、スロットル弁開度θt、大気圧Pa、および大気温度Taから、任意の時刻tにおける筒内吸入空気流量mcが算出され、算出された筒内吸入空気流量mcに上記時間ΔT180°を乗算することで、任意の時刻tにおける筒内充填空気量Mcが算出される。   In the air model implemented in this manner, the estimated value mt (t) of the throttle passage air flow rate at time t calculated by the equation (8) of the throttle model M10 and the equation (11) of the intake valve model M30 are calculated. The in-cylinder intake air flow rate mc (t) at time t is substituted into the equations (9) and (10) of the intake pipe model M20, whereby the intake pipe pressure Pm (t + Δt) and the intake pipe temperature at time t + Δt are calculated. Tm (t + Δt) is calculated. Next, the calculated Pm (t + Δt) and Tm (t + Δt) are substituted into the equations (8) and (11) of the throttle model M10 and the intake valve model M30, thereby estimating the throttle passing air flow rate at time t + Δt. mt (t + Δt) and in-cylinder intake air flow rate mc (t + Δt) are calculated. Then, by repeating such calculation, the cylinder intake air flow rate mc at any time t is calculated from the throttle valve opening θt, the atmospheric pressure Pa, and the atmospheric temperature Ta, and the calculated cylinder intake air flow rate is calculated. By multiplying mc by the time ΔT180 °, the in-cylinder charged air amount Mc at an arbitrary time t is calculated.

なお、内燃機関の始動時には、すなわち時刻t=0においては、吸気管内圧力Pmは大気圧と等しい(Pm(0)=Pa)とされ、吸気管内温度Tmは大気温度と等しい(Tm(0)=Ta)とされて、各モデルM10〜M30における計算が開始される。   At the time of starting the internal combustion engine, that is, at time t = 0, the intake pipe pressure Pm is equal to the atmospheric pressure (Pm (0) = Pa), and the intake pipe temperature Tm is equal to the atmospheric temperature (Tm (0)). = Ta), the calculation in each of the models M10 to M30 is started.

なお、上記エアモデルでは、大気温度Taおよび大気圧Paが一定であるとしているが、時刻によって変化する値としてもよく、例えば、大気温度を検出するための吸気温度センサによって時刻tにおいて検出された値を大気温度Ta(t)、大気圧を検出するための大気圧センサによって時刻tにおいて検出された値を大気圧Pa(t)として上記式(8)、式(10)、および式(11)に代入するようにしてもよい。   In the air model, the atmospheric temperature Ta and the atmospheric pressure Pa are assumed to be constant. However, the air model may be a value that changes with time, for example, a value detected at time t by an intake air temperature sensor for detecting the atmospheric temperature. Is the atmospheric temperature Ta (t), and the value detected at time t by the atmospheric pressure sensor for detecting the atmospheric pressure is the atmospheric pressure Pa (t), the above equations (8), (10), and (11) May be substituted into.

ところで、上記したように図5の装置ではスロットル弁開度θt、大気温度Taおよび大気圧Paのみを入力するモデル式を用いて機関始動時からの逐次計算により筒内充填吸気量が算出される。このため、エアモデルの各要素モデルにモデル化誤差が生じていると、算出される筒内充填吸気量は不正確になり燃料噴射量の正確な算出ができなくなる。   Incidentally, as described above, in the apparatus shown in FIG. 5, the in-cylinder charged intake amount is calculated by sequential calculation from the start of the engine, using a model formula that inputs only the throttle valve opening θt, the atmospheric temperature Ta, and the atmospheric pressure Pa. . For this reason, if there is a modeling error in each element model of the air model, the calculated in-cylinder charged intake air amount becomes inaccurate and the fuel injection amount cannot be accurately calculated.

一方、エアモデルの各要素モデル(スロットルモデルM10、吸気管モデルM20および吸気弁モデルM30)を考えると、モデル化そのものには誤差がない場合であっても、使用による特性の変化や製作公差によるばらつきなどによりモデル化誤差が生じている場合がある。このため、エアモデルにより求めた筒内充填吸気量等の値をエアフロメータや吸気管内圧力から求めた吸気量と比較し、モデル式から計算した吸気量をエアフロメータなどにより求めた実測値に合致するように修正することが行われている。   On the other hand, considering each element model of the air model (the throttle model M10, the intake pipe model M20, and the intake valve model M30), even if there is no error in the modeling itself, changes in characteristics due to use and variations due to manufacturing tolerances There may be a modeling error due to the above. Therefore, the in-cylinder intake air amount obtained from the air model is compared with the intake air amount obtained from the air flow meter or the intake pipe pressure, and the intake air amount calculated from the model formula matches the actually measured value obtained from the air flow meter or the like. As has been done to fix.

しかし、このような従来の修正方法は各要素モデルの集合であるエアモデルの全体を一律に修正するものであるのに対して、実際には各モデルに発生する誤差は一律ではなく、それぞれのモデル毎に相違している。このため、全体を一律に修正する方法では正確なモデルの修正を行うことはできず、例えば内燃機関が定常運転を行っているときに筒内充填吸気量を実測値に合致するように補正すると、内燃機関が過渡運転を行っているときなどでは吸気圧力の計算値が実測値から大きく離れてしまい、過渡運転を行っているときの筒内充填吸気量に大きな誤差が生じるような場合がある。   However, such a conventional correction method is to uniformly correct the entire air model that is a set of each element model, but in reality, the error generated in each model is not uniform, and each model is not uniform. Every one is different. For this reason, it is not possible to correct the model accurately with the method of uniformly correcting the whole.For example, if the in-cylinder charged intake air amount is corrected so as to match the actually measured value when the internal combustion engine is in steady operation, When the internal combustion engine is performing a transient operation, the calculated value of the intake pressure may be far from the actual measurement value, resulting in a large error in the in-cylinder charged intake amount during the transient operation. .

そこで、本実施形態では、実測値に基づいてモデル修正するものの、エアモデル全体(M10〜M30)を一律に修正するのではなく、それぞれの要素モデルに応じた補正を別個に行う。   Therefore, in this embodiment, although the model is corrected based on the actual measurement value, the entire air model (M10 to M30) is not uniformly corrected, but correction according to each element model is performed separately.

ここで、エアモデルに含まれる各要素モデルのうち、スロットルモデルM10と吸気弁モデルM30とは製作・組み立て公差によるばらつきや、使用による特性変化(流量係数の変化等)が生じやすい。これに対して、吸気管モデルM20は単に容積のみが問題となる比較的単純なモデルであり、ばらつきや使用による特性変化は生じにくいため、当初のモデル化さえ正確にできていれば、運転中にこのモデルを修正する必要はない。したがって、本実施形態ではモデル化誤差が生じやすいスロットルモデルM10と吸気弁モデルM30とを機関運転中に実測値に基づいて個別にモデル式を修正するようにしている。   Here, among the element models included in the air model, the throttle model M10 and the intake valve model M30 are likely to vary due to manufacturing / assembly tolerances and characteristic changes (changes in flow coefficient, etc.) due to use. On the other hand, the intake pipe model M20 is a relatively simple model in which only the volume is a problem, and the characteristic change due to variation and use hardly occurs. There is no need to modify this model. Therefore, in this embodiment, the model formulas of the throttle model M10 and the intake valve model M30, which are likely to cause modeling errors, are individually corrected based on the actual measurement values during engine operation.

以下、本実施形態のモデル修正方法について説明する。本実施形態では、現在の実際のエアフロ通過空気流量、スロットル弁開度、吸気管内圧力を、それぞれエアフロメータ41、スロットル弁開度センサ44、吸気圧センサ40で実測し、これらの値を用いて図5の筒内充填吸気量計算とは独立してスロットルモデルM10、吸気弁モデルM30等についての修正操作を行う。   Hereinafter, the model correction method of this embodiment will be described. In the present embodiment, the current actual airflow passing air flow rate, throttle valve opening, and intake pipe pressure are measured by the airflow meter 41, throttle valve opening sensor 44, and intake pressure sensor 40, respectively, and these values are used. A correction operation is performed on the throttle model M10, the intake valve model M30, etc. independently of the calculation of the in-cylinder charged intake air amount in FIG.

まず、スロットルモデルM10の修正操作について説明する。図13は、スロットルモデルM10の修正操作を説明するブロック図である。図13に示したように、スロットルモデルの修正操作を行う際には、エアフロメータモデルM40が用いられる。エアフロメータモデルM40には、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量(以下、「スロットル通過空気流量の推定値」と称す)mtが入力され、この入力されたパラメータの値を後述するエアフロメータモデルM40のモデル式に代入することで、実際にスロットル弁19を通過する空気の流量(以下、「実際のスロットル通過空気流量」と称す)がこの値のときにエアフロメータ61が出力するであろう出力値が算出される。   First, the correction operation of the throttle model M10 will be described. FIG. 13 is a block diagram illustrating a correction operation of the throttle model M10. As shown in FIG. 13, an air flow meter model M40 is used when the throttle model is corrected. The air flow meter model M40 receives a throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 (hereinafter referred to as "estimated value of the throttle passage air flow rate") mt, and the value of the input parameter is described later. By substituting into the model equation of model M40, the air flow meter 61 outputs when the flow rate of air actually passing through the throttle valve 19 (hereinafter referred to as “actual throttle passage air flow rate”) is this value. A wax output value is calculated.

すなわち、実際のエアフロメータ41の出力は、実際のエアフロ通過空気流量(エアフロ通過空気流量とスロットル通過空気流量はほぼ同一であると考えられるため、以下ではスロットル通過空気流量として説明する)に対して固有の応答特性に基づく応答遅れを有しており、したがってそのときの実際のスロットル通過空気流量のみに対応した値となっているわけではない。エアフロメータモデルM40は、この応答特性をシュミレートしたモデルであり、上記エアフロメータ41の応答遅れを考慮した上で、スロットル弁19をスロットル通過空気流量の推定値mtだけ空気が流れている場合にエアフロメータ41が出力するであろう出力値(以下、「予想出力値」と称す)を算出する。   That is, the actual output of the air flow meter 41 is relative to the actual air flow passing air flow rate (the air flow passing air flow rate and the throttle passing air flow rate are considered to be substantially the same, and will be described below as the throttle passing air flow rate). There is a response delay based on the inherent response characteristics, and therefore, the value does not correspond to only the actual throttle passage air flow rate at that time. The air flow meter model M40 is a model that simulates this response characteristic. When the air flow through the throttle valve 19 by the estimated value mt of the air flow rate through the throttle valve 19 is taken into consideration, the air flow is measured. An output value that will be output from the meter 41 (hereinafter referred to as “expected output value”) is calculated.

ここで、エアフロメータモデルM40について具体的に説明する。エアフロメータ41では、上述したように吸気温度計測用抵抗41a1と加熱用抵抗(ボビン部)41a3との温度差を常に一定に維持するように加熱用抵抗41a3に供給する電力を調整するとともに、その供給電力に基づいてエアフロ通過空気流量を算出するようにしている。ここで、この供給電力はボビン部41a3およびサポート部41a4から吸気管16内を通過する空気への放熱量を示すことから、エアフロメータ41はボビン部41a3およびサポート部41a4からの放熱量に基づいてエアフロ通過空気流量を算出すると言い換えることができる。   Here, the air flow meter model M40 will be specifically described. In the air flow meter 41, as described above, the power supplied to the heating resistor 41a3 is adjusted so that the temperature difference between the intake temperature measuring resistor 41a1 and the heating resistor (bobbin portion) 41a3 is always kept constant. The airflow passage air flow rate is calculated based on the supplied power. Here, since the supplied power indicates the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 to the air passing through the intake pipe 16, the air flow meter 41 is based on the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4. In other words, the airflow passing air flow rate is calculated.

ここで、ボビン部41a3は、より詳細には円筒状のセラミックスボビンに白金熱線を巻回し、その外周にガラスをコーティングすることにより形成される。このため、白金熱線から周囲の空気への放熱は白金熱線と周囲の空気との間にガラス層が介在することにより遅れてしまう。したがって、吸気管16内を通過する空気の流量が急激に増大したような場合であっても、ボビン部41a3からの単位時間当たりの放熱量(以下、単に「放熱量」と称す)は直ぐには増大せず、或る程度の遅れをもって増大することになる。換言すると、ボビン部41a3からの放熱量は実際のエアフロ通過空気流量に対して応答遅れが存在する。また、同様なことがサポート部41a4からの放熱量についても言え、サポート部41a4からの放熱量は実際のエアフロ通過空気流量に対して応答遅れが存在する。   More specifically, the bobbin portion 41a3 is formed by winding a platinum hot wire around a cylindrical ceramic bobbin and coating the outer periphery thereof with glass. For this reason, heat dissipation from the platinum heat wire to the surrounding air is delayed due to the glass layer interposed between the platinum heat wire and the surrounding air. Therefore, even when the flow rate of the air passing through the intake pipe 16 suddenly increases, the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 per unit time (hereinafter simply referred to as “heat dissipation amount”) is not immediately available. It does not increase, but increases with some delay. In other words, the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 has a response delay with respect to the actual airflow passing air flow rate. The same applies to the amount of heat released from the support portion 41a4. The amount of heat released from the support portion 41a4 has a response delay with respect to the actual airflow passing air flow rate.

この応答遅れは、一次遅れに近似することができることがわかっており、ボビン部41a3の放熱量の応答遅れは次の式(13)で表される。ここで、式(13)におけるωbはエアフロメータ41の出力値から換算したボビン部41a3の放熱量、すなわち放熱遅れが生じた結果ボビン部41a3の白金熱線から実際に放熱される放熱量(以下、「遅れ放熱量」と称す)を示している。また、式(13)におけるWbは、応答遅れを補償した放熱量、すなわち放熱遅れが生じないと仮定した場合におけるボビン部41a3の白金熱線から放熱される放熱量(以下、「完全放熱量」と称す)を示している。すなわち、完全放熱量Wbは、内燃機関が定常運転を行っているときにおける放熱量に等しく、基本的にエアフロメータ41近傍の吸気管16内を通過する空気流量のみの関数である。エアフロメータ41近傍の吸気管16内を通過する空気流量はスロットル通過空気流とほぼ等しいため、完全放熱量Wbはスロットル通過空気流量の関数と考えることができ、スロットル通過空気流量とボビン部41a3からの完全放熱量Wbとの関係は図14のように表すことができる。さらに、式(13)におけるτbは、ボビン部41a3からの放熱における一次遅れの時定数であり、その算出方法については後述する。

Figure 0004605042
It is known that this response delay can be approximated to a first-order delay, and the response delay of the heat radiation amount of the bobbin portion 41a3 is expressed by the following equation (13). Here, ω b in the equation (13) is a heat dissipation amount of the bobbin portion 41a3 converted from the output value of the air flow meter 41, that is, a heat dissipation amount actually radiated from the platinum hot wire of the bobbin portion 41a3 as a result of the heat dissipation delay (hereinafter referred to as “heat dissipation amount”). , Referred to as “delayed heat release amount”). W b in the equation (13) is a heat dissipation amount compensated for the response delay, that is, a heat dissipation amount radiated from the platinum heat wire of the bobbin portion 41a3 when it is assumed that no heat dissipation delay occurs (hereinafter referred to as “complete heat dissipation amount”). Designated). That is, the complete heat radiation amount W b is equal to the heat radiation amount when the internal combustion engine is in steady operation, and is basically a function of only the flow rate of air passing through the intake pipe 16 near the air flow meter 41. Since the flow rate of air passing through the intake pipe 16 near the air flow meter 41 is substantially equal to the flow rate of air passing through the throttle, the complete heat radiation amount W b can be considered as a function of the flow rate of air passing through the throttle. relationship between the true heat radiation amount W b from can be expressed as in FIG. 14. Further, τ b in the equation (13) is a time constant of a first-order lag in heat radiation from the bobbin portion 41a3, and a calculation method thereof will be described later.
Figure 0004605042

同様に、サポート部41a4の放熱量の応答遅れは式(14)で表される。サポート部41a4からの完全放熱量Wbもスロットル通過空気流量の関数と考えることができ、スロットル通過空気流量とサポート部41a4からの完全放熱量Wsとの関係は図14のように表すことができる。また、式(14)におけるτsは、サポート部41a4からの放熱における一次遅れの時定数である。

Figure 0004605042
Similarly, the response delay of the heat radiation amount of the support portion 41a4 is expressed by Expression (14). The complete heat dissipation amount W b from the support portion 41a4 can also be considered as a function of the throttle passage air flow rate, and the relationship between the throttle passage air flow rate and the complete heat release amount W s from the support portion 41a4 can be expressed as shown in FIG. it can. Further, τ s in the equation (14) is a time constant of a first-order lag in heat dissipation from the support portion 41a4.
Figure 0004605042

式(13)および式(14)によりボビン部41a3およびサポート部41a4からの遅れ放熱量ωb、ωsが算出される。エアフロメータ41では、放熱遅れが生じた結果ボビン部41a3およびサポート部41a4から実際に放熱される放熱量、すなわち遅れ放熱量に応じて出力電圧が変化するため、式(13)および式(14)によって算出された遅れ放熱量の和(ωb+ωs)に基づいてエアフロメータ41が出力するであろう出力値(予想出力値)AFMmtが算出される。本実施形態では、エアフロメータ41における遅れ放熱量の和(ωb+ωs)とエアフロメータ41の予想出力値AFMmtの関係を予め実験的にまたは計算によって求め、図15に示したようなマップとしてECU31のROM34に記憶させておく。そして、式(13)および式(14)から算出された遅れ放熱量の和ωb+ωsに基づいて上記マップを用いてエアフロメータ41の予想出力値AFMmtが算出される。なお、上記マップを用いた遅れ放熱量の和ωb+ωsに基づくエアフロメータ41の予想出力値AFMmtの算出は下記式(15)のように表すことができる。

Figure 0004605042
Delayed heat radiation amounts ω b and ω s from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 are calculated by the equations (13) and (14). In the air flow meter 41, the output voltage changes according to the amount of heat radiated from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 as a result of the heat radiation delay, that is, the amount of delayed heat radiation, so the equations (13) and (14) The output value (expected output value) AFMmt that the airflow meter 41 will output is calculated based on the sum of the delayed heat radiation amount calculated by (ω b + ω s ). In the present embodiment, the relationship between the sum of the delayed heat dissipation amount (ω b + ω s ) in the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt of the air flow meter 41 is obtained in advance experimentally or by calculation, and a map as shown in FIG. This is stored in the ROM 34 of the ECU 31. Then, the expected output value AFMmt of the air flow meter 41 is calculated using the map based on the sum of delayed heat dissipation ω b + ω s calculated from the equations (13) and (14). The calculation of the expected output value AFMmt of the air flow meter 41 based on the sum of delayed heat dissipation ω b + ω s using the above map can be expressed as the following equation (15).
Figure 0004605042

なお、ボビン部41a3の一次遅れの時定数τbは下記式(16)によって、またサポート部41a4の一次遅れの時定数τsは下記式(17)によって算出される。式(16)および式(17)において、uは、エアフロメータ41の検出部における流路、すなわちエアフロメータ41のバイパス通路における単位断面積当たりの空気流量である。単位断面積当たりの空気流量uはエアフロメータ41の出力値AFMに基づいてマップによりまたは所定の計算式により算出される。また、kb、ks、mb、msは予め実験または計算によって求められる定数であり、kb、mbがボビン部41a3についての定数、ks、msがサポート部41a4についての定数をそれぞれ示している。ボビン部41a3とサポート部41a4とでは応答遅れの度合いが異なるので、ボビン部41a3とサポート部41a4とを分離して時定数を設定することによってスロットル通過空気流量から予想出力値を算出するための算出精度を向上させることとしている。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
The primary delay time constant τ b of the bobbin portion 41a3 is calculated by the following equation (16), and the primary delay time constant τ s of the support portion 41a4 is calculated by the following equation (17). In Expression (16) and Expression (17), u is an air flow rate per unit cross-sectional area in the flow path in the detection unit of the air flow meter 41, that is, in the bypass passage of the air flow meter 41. The air flow rate u per unit sectional area is calculated based on the output value AFM of the air flow meter 41 by a map or by a predetermined calculation formula. K b , k s , m b , and m s are constants obtained in advance by experiment or calculation, k b and m b are constants for the bobbin portion 41a3, and k s and m s are constants for the support portion 41a4. Respectively. Since the degree of response delay differs between the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4, a calculation for calculating an expected output value from the air flow rate through the throttle by setting the time constant by separating the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4. The accuracy is to be improved.
Figure 0004605042
Figure 0004605042

次に、上記エアフロメータモデルM40を内燃機関の制御装置に実装して、実際にスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtからエアフロメータ41の予想出力値AFMmtを算出する場合について説明する。エアフロメータ41の予想出力値AFMmtはエアフロメータモデルM40を用いて、上記式(13)、式(14)を解くことにより表される。この場合、ECU31で処理するために、これらの式を離散化する必要がある。時刻t、計算間隔Δtを用いて式(13)、式(14)を離散化すると、それぞれ下記式(18)、式(19)が得られる。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
Next, a case where the airflow meter model M40 is mounted on the control device of the internal combustion engine, and the expected output value AFMmt of the airflow meter 41 is calculated from the estimated value mt of the throttle passage air flow rate actually calculated by the throttle model M10. explain. The expected output value AFMmt of the air flow meter 41 is expressed by solving the above equations (13) and (14) using the air flow meter model M40. In this case, in order to be processed by the ECU 31, these equations need to be discretized. When the equations (13) and (14) are discretized using the time t and the calculation interval Δt, the following equations (18) and (19) are obtained, respectively.
Figure 0004605042
Figure 0004605042

このようにして実装されたエアフロメータモデルM40では、時刻tにおけるボビン部41a3からの遅れ放熱量ωb(t)、サポート部41a4からの遅れ放熱量ωs(t)およびスロットルモデルM10の式(8)で算出された時刻tにおけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t)が式(18)および式(19)に代入され、これにより時刻t+Δtにおけるボビン部41a3からの遅れ放熱量ωb(t+Δt)およびサポート部41a4からの遅れ放熱量ωs(t+Δt)が算出される。そして、これら遅れ放熱量ωb(t+Δt)およびωs(t+Δt)を用いて式(15)により時刻t+Δtにおけるエアフロメータ41の予想出力値AFMmt(t+Δt)が算出される。 In the air flow meter model M40 mounted in this way, the delayed heat release amount ω b (t) from the bobbin portion 41a3 at the time t, the delayed heat release amount ω s (t) from the support portion 41a4, and the formula of the throttle model M10 ( 8) The estimated value mt (t) of the throttle passage air flow rate at time t calculated in 8) is substituted into the equations (18) and (19), whereby the delayed heat release amount ω b (from the bobbin portion 41a3 at time t + Δt. t + Δt) and the delayed heat radiation amount ω s (t + Δt) from the support portion 41a4 are calculated. Then, the predicted output value AFMmt (t + Δt) of the air flow meter 41 at time t + Δt is calculated by the equation (15) using these delayed heat radiation amounts ω b (t + Δt) and ω s (t + Δt).

再びスロットルモデルの修正操作について話を戻すと、本実施形態では、吸気圧センサ40とスロットル弁開度センサ44とで実測した現在の吸気管内圧力Pmとスロットル弁開度θt(および大気圧Pa、大気温度Ta)とを用いてスロットルモデルM10(図5)によって算出されるスロットル通過空気流量の推定値mtが、エアフロメータ41の出力から算出した現在のスロットル通過空気流量に一致するようにスロットルモデルの式(1)を修正する。   Returning again to the correction operation of the throttle model, in the present embodiment, the current intake pipe pressure Pm and the throttle valve opening θt (and the atmospheric pressure Pa, measured with the intake pressure sensor 40 and the throttle valve opening sensor 44). The throttle model so that the estimated value mt of the throttle passage air flow calculated by the throttle model M10 (FIG. 5) using the atmospheric temperature Ta) matches the current throttle passage air flow calculated from the output of the air flow meter 41. (1) is corrected.

すなわち、図13において、実測値Pmとスロットル弁開度θtとを用いてスロットルモデルM10の式(1)によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtをエアフロメータモデルM40に入力すると、実際のスロットル通過空気流量が上記スロットル通過空気流量の推定値mtとなっていたと仮定した場合におけるエアフロメータ41の予想出力値AFMmtに変換される。   That is, in FIG. 13, when the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the equation (1) of the throttle model M10 using the actual measurement value Pm and the throttle valve opening θt is input to the air flow meter model M40, It is converted into an expected output value AFMmt of the air flow meter 41 when it is assumed that the throttle-passing air flow rate is the estimated value mt of the throttle-passing air flow rate.

したがって、スロットルモデルM10にモデル化誤差が含まれていない場合、すなわち実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとが一致している場合には、実際のエアフロメータ41の出力値AFMとエアフロメータモデルM40の予想出力値AFMmtとが一致するはずであり、一致していない場合には実際のスロットル通過空気流量とスロットル通過空気流量の推定値mtとが一致していないと考えられ、よってスロットルモデルM10にモデル化誤差が生じていると考えられる。   Therefore, when the modeling error is not included in the throttle model M10, that is, when the actual throttle passing air flow rate matches the estimated value mt of the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10, The output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt of the air flow meter model M40 should match. If they do not match, the actual throttle passing air flow rate and the estimated value mt of the throttle passing air flow rate are obtained. Therefore, it is considered that there is a modeling error in the throttle model M10.

したがって、出力値AFMと予想出力値AFMmtとが一致しない場合には、スロットルモデルM10に生じているモデル化誤差を補償するために、予想出力値AFMmtがエアフロメータ41の出力値(実測値)AFMに一致するようにスロットルモデルM10の計算式を修正する必要がある。   Therefore, when the output value AFM and the predicted output value AFMmt do not match, the predicted output value AFMmt is the output value (actual value) AFM of the air flow meter 41 in order to compensate for the modeling error occurring in the throttle model M10. It is necessary to correct the calculation formula of the throttle model M10 so that

ここで、本実施形態では、上述したようにスロットルモデルM10の計算式として、下記式(20)を用いている。

Figure 0004605042
上記式(20)のパラメータのうち流量係数μtは製品毎のばらつきや使用による特性変化の影響を受けやすい。したがって、本実施形態では、スロットルモデルM10の式(20)により算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtをエアフロメータモデルM40の式(13)および式(14)に代入して算出された予想出力値AFMmtがエアフロメータ41の出力値AFMに一致するように流量係数μtの値を修正することとしている。これにより、スロットルモデルM10が修正され、スロットルモデルM10を用いた計算結果をエアフロメータ41の出力値と一致させることができるようになり、よってスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtを実際のスロットル通過空気流量に一致させることができるようになる。なお、当然ながらスロットルモデルM10の上記修正結果は図5筒内充填吸気量Mcの計算にも同時に反映され、筒内充填吸気量Mcの推定精度が向上するようになる。 Here, in the present embodiment, as described above, the following formula (20) is used as the calculation formula of the throttle model M10.
Figure 0004605042
Among the parameters of the above equation (20), the flow coefficient μt is easily affected by variations among products and characteristic changes due to use. Therefore, in this embodiment, the estimated value mt of the air flow rate through the throttle calculated by the equation (20) of the throttle model M10 is substituted into the equations (13) and (14) of the air flow meter model M40, and the prediction calculated The value of the flow coefficient μt is corrected so that the output value AFMmt matches the output value AFM of the air flow meter 41. As a result, the throttle model M10 is corrected, and the calculation result using the throttle model M10 can be made to coincide with the output value of the air flow meter 41. Therefore, the estimated value of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10. It becomes possible to make mt equal to the actual throttle passage air flow rate. Of course, the correction result of the throttle model M10 is also reflected in the calculation of the in-cylinder charged intake air amount Mc in FIG. 5, so that the estimation accuracy of the in-cylinder charged intake air amount Mc is improved.

このような流量係数μtの値の修正方法としては、例えば、下記式(21)によるものが考えられる。なお、式(21)におけるμt’は修正後の流量係数である。

Figure 0004605042
As a method for correcting the value of the flow coefficient μt, for example, the following equation (21) is conceivable. Note that μt ′ in the equation (21) is a corrected flow coefficient.
Figure 0004605042

ところが、式(21)により流量係数μtの値を修正すると、内燃機関が定常運転を行っているときには適切に修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには適切に修正することができない。以下、このことについて図16を参照して簡単に説明する。   However, if the value of the flow coefficient μt is corrected by the equation (21), it can be appropriately corrected when the internal combustion engine is in steady operation, but it should be appropriately corrected when the internal combustion engine is in transient operation. I can't. This will be briefly described below with reference to FIG.

図16は、スロットル弁開度θtと空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。図中、時刻t0はスロットル弁開度θtがθt0となったとき、時刻t1はスロットル弁開度θtがθt1となったときを示している。また、図16は、実際のスロットル通過空気流量(図16中の実線)と、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mt(図16中の一点鎖線)とが時刻t0前まではずれているが、時刻t0以降はほぼ一致している場合のタイムチャートを示している。すなわち、図16は、時刻t0前、すなわちスロットル弁開度θtがθt0よりも小さいときには、流量係数μtの値に誤差が生じていてスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtが実際のスロットル通過空気流量からずれてしまっていると共に、時刻t0以降、すなわちスロットル弁開度θtがθt0以上であるときには、流量係数μtの値に誤差がほとんどなく、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtが実際のスロットル通過空気流量にほぼ一致している場合のタイムチャートを示している。 FIG. 16 is a time chart of the throttle valve opening θt and the values of various parameters relating to the air flow rate. In the figure, time t 0 shows when the throttle valve opening θt becomes θt 0, and time t 1 shows when the throttle valve opening θt becomes θt 1 . Further, FIG. 16 shows that the actual throttle passage air flow rate (solid line in FIG. 16) and the estimated value mt (dot chain line in FIG. 16) of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 are before time t 0. The time chart is shown in the case where the values are substantially the same after time t 0 . That is, FIG. 16 shows an estimated value of the air flow rate through the throttle calculated by the throttle model M10 because an error has occurred in the value of the flow coefficient μt before the time t 0 , that is, when the throttle valve opening θt is smaller than θt 0. When mt has deviated from the actual air flow rate through the throttle and after time t 0 , that is, when the throttle valve opening θt is greater than or equal to θt 0 , there is almost no error in the value of the flow coefficient μt. The time chart in the case where the estimated value mt of the calculated throttle passage air flow rate substantially matches the actual throttle passage air flow rate is shown.

上述したように、エアフロメータ41には放熱遅れに基づく応答遅れがあるため、図16に示したように実際のスロットル通過空気流量が変化している場合に、エアフロメータ41の出力値AFM(図16中の破線)には実際のスロットル通過空気流量に対して遅れが生じる。特に、エアフロメータ41の出力値AFMを実際のスロットル通過空気流量に対して一次遅れで近似することができることを考えると、エアフロメータ41の現在の出力値AFMは現在の実際のスロットル通過空気流量のみに応じて変化するわけではなく、過去の実際のスロットル通過空気流量の履歴にも応じて変化する。   As described above, since the air flow meter 41 has a response delay based on a heat release delay, when the actual flow rate of air passing through the throttle changes as shown in FIG. 16, the output value AFM (see FIG. 16 is a delay with respect to the actual throttle passage air flow rate. In particular, considering that the output value AFM of the air flow meter 41 can be approximated with a first-order lag with respect to the actual throttle passage air flow rate, the current output value AFM of the air flow meter 41 is only the current actual throttle passage air flow rate. It does not change according to the above, but also changes according to the past actual throttle passage air flow history.

また、上述したようにエアフロメータモデルM40ではエアフロメータ41の放熱遅れに基づく応答遅れが考慮されているため、図16に示したように実際のスロットル通過空気流量が変化している場合には、エアフロメータモデルM40によって算出される予想出力値AFMmtにもスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに対して遅れが生じている。   Further, as described above, in the air flow meter model M40, since the response delay based on the heat release delay of the air flow meter 41 is taken into consideration, as shown in FIG. The expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 is also delayed with respect to the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10.

このため、図16に示したように、時刻t0以降においてスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtが実際のスロットル通過空気流量にほぼ一致しているにも関わらず、時刻t0以降においてエアフロメータ41の出力値AFMとエアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtとは一致していない。したがって、例えば、出力値AFMと予想出力値AFMmtとを用いて式(21)によってスロットルモデルM10の流量係数μtを修正しようとすると、時刻t0以降において流量係数μtには誤差が無いにも関わらず、流量係数μtが修正されてしまうことになる。 For this reason, as shown in FIG. 16, the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 after time t 0 substantially coincides with the actual throttle passage air flow rate. After t 0 , the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 do not match. Therefore, for example, if the flow coefficient μt of the throttle model M10 is to be corrected by the equation (21) using the output value AFM and the predicted output value AFMmt, the flow coefficient μt has no error after time t 0. Therefore, the flow coefficient μt is corrected.

或いは、流量係数μtの値の修正方法としては、例えば、下記式(22)によるものが考えられる。このように、積分を用いることにより、エアフロメータ41の出力値AFMに存在するノイズの影響を抑制することができる。

Figure 0004605042
Alternatively, as a method for correcting the value of the flow coefficient μt, for example, the following equation (22) is conceivable. Thus, by using the integration, it is possible to suppress the influence of noise existing in the output value AFM of the air flow meter 41.
Figure 0004605042

ところが、式(22)により流量係数μtの値を修正する場合であっても、内燃機関が定常運転を行っているときには適切に修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには適切に修正することができない。以下、このことについて簡単に説明する。   However, even when the value of the flow coefficient μt is corrected by the equation (22), it can be appropriately corrected when the internal combustion engine is in steady operation, but when the internal combustion engine is in transient operation. It cannot be corrected properly. This will be briefly described below.

ここで、流量係数μtのマップは一定の機関運転領域に区切られており、流量係数μtのマップ値は機関運転領域毎に設定される。具体的には、流量係数μtのマップは図17に示したようにスロットル弁開度θtを複数のマップ領域に分割し、スロットル弁開度θtの各マップ領域毎に一つの流量係数μtのマップ値が設定される。したがって、流量係数μtを修正する場合にはスロットル弁開度θtの各マップ領域毎にそのマップ領域に対応する流量係数μtの値を修正することになる。   Here, the map of the flow coefficient μt is divided into certain engine operation regions, and the map value of the flow coefficient μt is set for each engine operation region. Specifically, the map of the flow coefficient μt is obtained by dividing the throttle valve opening θt into a plurality of map areas as shown in FIG. 17, and one flow coefficient μt map for each map area of the throttle valve opening θt. Value is set. Therefore, when the flow coefficient μt is corrected, the value of the flow coefficient μt corresponding to the map area is corrected for each map area of the throttle valve opening θt.

図16に示した例を参照すると、スロットル弁開度θtの一つのマップ領域がθt0からθt1である場合、スロットル弁開度θtがそのマップ領域内にある期間は時刻t0から時刻t1までとなっている。したがって、このスロットル弁開度θtがこのマップ領域にある場合における流量係数μtの値の誤差率を、時刻t0から時刻t1までのエアフロメータ41の出力値AFMの平均値とエアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtの平均値との比に基づいて算出すると、比較的正確に流量係数μtの値の誤差を補償することができると考えられ、斯かる考えに基づいて式(22)による流量係数μtの値の修正が提案されている。より詳細には、式(22)では、エアフロメータ41の出力値AFMの平均値とその予想出力値AFMmtの平均値との比は、エアフロメータ41の出力値AFMの積分値とその予想出力値AFMmtの積分値との比に等しいため、式(22)では現在マップに保存されている流量係数μt(θt)に、エアフロメータ41の出力値AFMの積分値(図16中の面積S1+S2)を予想出力値AFMmtの積分値(図16中の面積S1)で除算したものを乗算することによって(θt・(S1+S2)/S1)、流量係数μt(θt)を修正した値μt’(θt)を算出している。 Referring to the example shown in FIG. 16, when one map region of the throttle valve opening θt is θt 0 to θt 1 , the period during which the throttle valve opening θt is within the map region is from time t 0 to time t It is up to 1 . Therefore, the error rate of the value of the flow coefficient μt when the throttle valve opening θt is in this map region is expressed as the average value of the output value AFM of the air flow meter 41 from time t 0 to time t 1 and the air flow meter model M40. Is calculated based on the ratio with the average value of the predicted output value AFMmt calculated by the equation (22), it is considered that the error in the value of the flow coefficient μt can be compensated relatively accurately. ) To correct the value of the flow coefficient μt has been proposed. More specifically, in the equation (22), the ratio between the average value of the output value AFM of the air flow meter 41 and the average value of the expected output value AFMmt is the integrated value of the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value thereof. Since it is equal to the ratio with the integrated value of AFMmt, in equation (22), the integrated value of the output value AFM of the air flow meter 41 (area S 1 + S in FIG. 16) is added to the flow coefficient μt (θt) currently stored in the map. 2 ) is multiplied by an integral value of the expected output value AFMmt (area S 1 in FIG. 16) (θt · (S 1 + S 2 ) / S 1 ) to correct the flow coefficient μt (θt) The calculated value μt ′ (θt) is calculated.

ところが、上述したように、図16に示した例では、時刻t0以降は実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM40により算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとがほぼ一致しているにも関わらず、エアフロメータ41に応答遅れが存在するため、エアフロメータ41の出力値AFMの時刻t0から時刻t1までの積分値(S1+S2)とエアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtの時刻t0から時刻t1までの積分値(S1)とが一致しない。このため、スロットル弁開度θtがθt1からθt2であるマップ領域における流量係数μtには誤差が無いにも関わらず流量係数μtが修正されてしまうことになる。 However, as described above, in the example shown in FIG. 16, after the time t 0, the actual throttle passing air flow rate and the estimated value mt of the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M40 are substantially the same. Nevertheless, since there is a response delay in the air flow meter 41, the predicted value calculated by the integrated value (S 1 + S 2 ) of the output value AFM of the air flow meter 41 from time t 0 to time t 1 and the air flow meter model M40. The integrated value (S 1 ) of the output value AFMmt from time t 0 to time t 1 does not match. For this reason, the flow coefficient μt is corrected even though there is no error in the flow coefficient μt in the map region where the throttle valve opening θt is θt 1 to θt 2 .

このように、式(21)および式(22)により流量係数μtの値を修正すると、内燃機関が定常運転を行っているときには的確に修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには的確に修正することができない。そこで、本発明では、内燃機関が過渡運転を行っているときにおいても的確に流量係数μtの値を修正することができるような内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   As described above, when the value of the flow coefficient μt is corrected by the equations (21) and (22), it can be accurately corrected when the internal combustion engine is in steady operation, but the internal combustion engine is in transient operation. When it is, it cannot be corrected accurately. Accordingly, the present invention provides an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that can accurately correct the value of the flow coefficient μt even when the internal combustion engine is in a transient operation.

図18は、図16と同様に、スロットル弁開度θtと空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。以下では、図18を参照して、スロットル弁開度θtがθt0からθt1であるマップ領域Aにおける、流量係数μtの修正について考える。式(13)および式(14)に示したように、エアフロメータモデルM40では、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに対して一次遅れが存在するとしてエアフロメータ41の予想出力値AFMmtを算出している。このため、エアフロメータモデルM40の予想出力値AFMmtは、スロットルモデルM10によって算出された現在のスロットル通過空気流量の推定値mtだけでなく所定時間前のスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいて算出されることになる。 FIG. 18 is a time chart of the throttle valve opening θt and the values of various parameters relating to the air flow rate, as in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 18, the correction of the flow coefficient μt in the map region A where the throttle valve opening degree θt is θt 0 to θt 1 will be considered. As shown in the equations (13) and (14), in the air flow meter model M40, it is assumed that there is a first-order lag with respect to the estimated value mt of the air flow rate through the throttle calculated by the throttle model M10. An output value AFMmt is calculated. For this reason, the expected output value AFMmt of the air flow meter model M40 is calculated based on the estimated value mt of the throttle passage air flow before a predetermined time as well as the estimated value mt of the current throttle passage air flow calculated by the throttle model M10. Will be.

例えば、図18に示したように時刻t0においてスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したとき、時刻t0以降においてエアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtは、時刻t0以降においてスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtだけでなく、時刻t0以前にスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtを用いて算出されることになる。すなわち、エアフロメータモデルM40によって算出される予想出力値AFMmtは、スロットル弁開度θtがマップ領域A以外のマップ領域にあるときのスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいて算出されることになる。 For example, when the throttle valve opening θt has penetrated the map area A at time t 0 as shown in FIG. 18, the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 at time t 0 after the time t 0 after Is calculated using not only the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 but also the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 before time t 0 . That is, the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 is calculated based on the estimated value mt of the throttle passage air flow rate when the throttle valve opening θt is in the map region other than the map region A. .

ここで、上述したように図18に示した例では、スロットル弁開度θtがθt0からθt1であるマップ領域Aに対応する流量係数μtの修正を行おうとしており、流量係数μtの修正を行うに当たって実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとの比をエアフロメータ41の出力値AFMとエアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtとの比から算出しようとしている。ところが、スロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合においてエアフロメータモデルM40によって算出される予想出力値AFMmtは、マップ領域A以外のマップ領域におけるスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を受けており、よってスロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合におけるエアフロメータ41の出力値AFMとエアフロメータモデルM40によって算出される予想出力値AFMmtとの比は、スロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合における実際のスロットル通過空気流量とスロットル通過空気流量の推定値mtとの比を表したものではないものとなっている。 Here, as described above, in the example shown in FIG. 18, the flow coefficient μt corresponding to the map area A where the throttle valve opening θt is θt 0 to θt 1 is to be corrected, and the flow coefficient μt is corrected. The ratio of the actual throttle passage air flow rate to the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 is calculated as the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40. I am trying to calculate from the ratio. However, when the throttle valve opening degree θt is in the map area A, the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 is affected by the estimated value mt of the throttle passage air flow rate in the map area other than the map area A. Therefore, when the throttle valve opening degree θt is in the map area A, the ratio between the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 is such that the throttle valve opening degree θt is in the map area A. The ratio of the actual throttle passage air flow rate to the estimated value mt of the throttle passage air flow rate in the case of the above is not shown.

そこで、本実施形態では、スロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合における流量係数μtを修正するときには、エアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtを直接利用せずに、この予想出力値AFMmtからスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前(図18に示した例では、スロットル弁開度θtがθt0よりも小さいとき)のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を除去した値(以下、「修正出力値」と称す)AFMmteを用いることとする。 Therefore, in the present embodiment, when correcting the flow coefficient μt when the throttle valve opening θt is in the map region A, the predicted output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 is not directly used, but the predicted output The influence of the estimated value mt of the air flow rate through the throttle valve before the throttle valve opening θt enters the map area A from the value AFMmt (when the throttle valve opening θt is smaller than θt 0 in the example shown in FIG. 18). The removed value (hereinafter referred to as “corrected output value”) AFMmte is used.

本実施形態では、修正出力値AFMmteの算出は基本的にエアフロメータモデルM40における予想出力値AFMmtの算出と同様に行われる。すなわち、下記式(23)および式(24)によりボビン部41a3およびサポート部41a4の遅れ放熱量ωbe、ωseが算出され、算出された遅れ放熱量ωbe、ωseに基づいて式(25)により図15に示したマップと同様なマップから修正出力値AFMmteが算出される。式(23)および式(24)は、ECU31で処理するために時刻t、計算間隔Δtを用いて下記式(26)および式(27)のように離散化されて用いられる。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042
In the present embodiment, calculation of the corrected output value AFMmt is basically performed in the same manner as the calculation of the predicted output value AFMmt in the air flow meter model M40. That is, the delayed heat radiation amounts ω be and ω se of the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 are calculated by the following equations (23) and (24), and the equation (25) is calculated based on the calculated delayed heat radiation amounts ω be and ω se. ) To calculate a corrected output value AFMmte from a map similar to the map shown in FIG. Expressions (23) and (24) are discretized as shown in the following expressions (26) and (27) using the time t and the calculation interval Δt for processing by the ECU 31.
Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042

ただし、エアフロメータモデルM40における予想出力値AFMmtの算出と異なり、修正出力値AFMmteの算出はマップ領域毎に行われる。すなわち、スロットル弁開度θtが或るマップ領域に侵入したとき、図18に示した例ではスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したとき(すなわちスロットル弁開度θtがθt0となったとき)にそのマップ領域における修正出力値AFMmteの算出が開始されると共に、スロットル弁開度θtがそのマップ領域から離脱したとき、図18に示した例ではスロットル弁開度θtがマップ領域Aから離脱したとき(すなわちスロットル弁開度θtがθt1となったとき)にそのマップ領域における修正出力値AFMmteの算出が終了せしめられる。 However, unlike the calculation of the predicted output value AFMmt in the air flow meter model M40, the correction output value AFMmt is calculated for each map area. That is, when the throttle valve opening θt enters a certain map area, in the example shown in FIG. 18, when the throttle valve opening θt enters the map area A (that is, the throttle valve opening θt becomes θt 0 ). 18), calculation of the corrected output value AFMmte in the map area is started, and when the throttle valve opening θt departs from the map area, the throttle valve opening θt is changed from the map area A in the example shown in FIG. The calculation of the corrected output value AFMmte in the map area is completed when the vehicle has left (that is, when the throttle valve opening θt becomes θt 1 ).

そして、修正出力値AFMmteの算出にあたっては、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前にスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mt(以下、「過去のスロットル通過空気流量の推定値mt」と称す)の影響を除去するために、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときの修正出力値AFMmteの値(以下、「初期値」と称す)を、エアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値になるようにしている。   In calculating the corrected output value AFMmte, an estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 before the throttle valve opening θt enters the map area A (hereinafter referred to as “the past throttle passage air flow rate”). In order to eliminate the influence of the estimated value mt ”, the value of the corrected output value AFMmte (hereinafter referred to as“ initial value ”) when the throttle valve opening θt enters the map area A is referred to as an air flow meter. The output value AFM of 41 is almost the same value.

すなわち、上述したように修正出力値AFMmteはECU31において上記離散化された式(26)および式(27)に基づいて算出されるが、これら式(26)および式(27)には初期値以外に過去の(スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前の)スロットル通過空気流量の推定値mtが影響するような項は存在しない。逆に言うと、初期値を過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を受けていない値に設定しさえすれば、修正出力値AFMmteに対する過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を最小限に抑制することができる。   That is, as described above, the corrected output value AFMmte is calculated in the ECU 31 based on the discretized equations (26) and (27), but these equations (26) and (27) are other than the initial values. There is no term in which the estimated value mt of the throttle passage air flow rate (before the throttle valve opening θt enters the map area A) is affected. Conversely, as long as the initial value is set to a value that is not affected by the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate, the influence of the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate on the corrected output value AFMmte is reduced. It can be minimized.

本実施形態では、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときの修正出力値AFMmteの初期値をそのときのエアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値としているため、修正出力値AFMmteの初期値は過去のスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいて定まる値ではなく、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときのエアフロメータ41の出力値AFMに基づいて定まる値であり、よって修正出力値AFMmteから過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去される。   In the present embodiment, the initial value of the corrected output value AFMmte when the throttle valve opening θt enters the map area A is set to a value almost the same as the output value AFM of the air flow meter 41 at that time, so the corrected output value AFMmte Is not a value determined based on the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate, but a value determined based on the output value AFM of the air flow meter 41 when the throttle valve opening θt enters the map area A. Therefore, the influence of the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate is removed from the corrected output value AFMmte.

このように、修正出力値AFMmteの初期値をエアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値として式(23)および式(24)によってその後の修正出力値AFMmtを算出するためには、時刻t0におけるボビン部41a3の遅れ放熱量およびサポート部41a4の遅れ放熱量を時刻t0におけるボビン部41a3からの実際の放熱量およびサポート部41a4からの実際の放熱量に一致させることが必要である。ところが、時刻t0におけるエアフロメータ41の出力値AFMから時刻t0におけるボビン部41a3およびサポート部41a4からの実際の放熱量を算出することは困難である。すなわち、図15に示したマップ等によってエアフロメータ41の出力値AFMからボビン部41a3およびサポート部41a4からの実際の放熱量を合計した値を求めることはできるが、ボビン部41a3およびサポー部41a4それぞれからの実際の放熱量を求めることはできない。 Thus, in order to calculate the subsequent corrected output value AFMmt by the equations (23) and (24) with the initial value of the corrected output value AFMmte being substantially similar to the output value AFM of the air flow meter 41, the time t 0 it is necessary to match the actual amount of heat dissipated from the actual heat radiation amount and support section 41a4 of the bobbin portion 41a3 at time t 0 the delay amount of heat radiation delay heat radiation amount and support section 41a4 of the bobbin portion 41a3 in. However, it is difficult to calculate the actual amount of heat radiation from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 at time t 0 from the output value AFM of the air flow meter 41 at time t 0. That is, the total amount of actual heat radiation from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 can be obtained from the output value AFM of the air flow meter 41 by using the map shown in FIG. It is not possible to determine the actual heat dissipation from

そこで、本実施形態では、エアフロメータ41のボビン部41a3およびサポート部41a4それぞれからの実際の放熱量を比較的正確に算出することができるオブザーバを用いるようにしている。このオブザーバは、時刻やスロットル弁開度θtのマップ領域とは無関係に、常にエアフロメータ41のボビン部41a3およびサポート部41a4それぞれからの実際の放熱量の近似値を算出している。   Therefore, in the present embodiment, an observer that can calculate the actual heat radiation amount from each of the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 of the air flow meter 41 relatively accurately is used. This observer always calculates an approximate value of the actual heat radiation amount from each of the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 of the air flow meter 41 regardless of the time and the map region of the throttle valve opening θt.

具体的には、オブザーバは、下記式(28)および式(29)によってボビン部41a3からの実際の放熱量の近似値(以下、「近似放熱量」と称す)ωboおよびサポート部41a4からの実際の放熱量の近似値(以下、「近似放熱量」と称す)ωsoをそれぞれ算出している。式(28)および式(29)において、KIは積分制御等に用いられる積分係数と同様な係数である。また、AFMmtoはオブザーバによって算出された近似放熱量ωbo、ωsoを合計した値に基づいて下記式(30)により(すなわち、図15のマップにより)算出された値である。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
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Specifically, the observer uses the following equation (28) and equation (29) to approximate the actual heat radiation amount from the bobbin portion 41a3 (hereinafter referred to as “approximate heat radiation amount”) ω bo and the support portion 41a4. Approximate values of actual heat dissipation (hereinafter referred to as “approximate heat dissipation”) ω so are respectively calculated. In the formula (28) and Equation (29), K I is the same coefficient and integration coefficient used for integral control or the like. AFMmto is a value calculated by the following equation (30) (that is, from the map of FIG. 15) based on the sum of the approximate heat dissipation amounts ω bo and ω so calculated by the observer.
Figure 0004605042
Figure 0004605042
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したがって、オブザーバでは、エアフロメータ41の出力値AFMとオブザーバによって算出された近似放熱量ωbo、ωsoに基づいて算出されるエアフロメータ41の出力値(以下、「近似出力値」と称す)AFMmtoとの偏差(AFM−AFMmto)を時間的に累積する。この出力値AFMと近似出力値AFMmtoとの偏差の累積値は、実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとの誤差に基づいて変化し、この誤差の絶対値が大きいほど上記偏差の累積値の絶対値が大きくなる。したがって、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに、出力値AFMとオブザーバによって算出された近似出力値AFMmtoとの偏差の累積値に係数KIを乗じた値を加算することで、実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとの誤差を或る程度補償することができる。これにより、オブザーバでは、実際のスロットル通過空気流量とほぼ等しいスロットル通過空気流量に基づいて近似放熱量ωbo、ωsoが算出されるため、オブザーバによって算出された近似放熱量ωbo、ωsoはボビン部41a3およびサポート部41a4からの実際の放熱量とほぼ等しい値となっている。 Therefore, in the observer, the output value AFMmto of the air flow meter 41 calculated based on the output value AFM of the air flow meter 41 and the approximate heat dissipation ω bo and ω so calculated by the observer (hereinafter referred to as “approximate output value”). (AFM-AFMmto) is accumulated over time. The cumulative value of the deviation between the output value AFM and the approximate output value AFMmto changes based on the error between the actual throttle passage air flow rate and the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10. The absolute value of the cumulative value of the deviation increases as the absolute value of increases. Therefore, the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10, adding the value obtained by multiplying the coefficient K I to the accumulated value of the deviation between the calculated approximate output value AFMmto the output value AFM and observer Thus, an error between the actual throttle passing air flow rate and the estimated value mt of the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10 can be compensated to some extent. Thus, the observer, the actual throttle-passing air flow rate substantially equal to the throttle-passing air flow rate approximate heat dissipation omega bo based on, for omega so is calculated, approximating the heat radiation amount calculated by the observer omega bo, omega so the The actual heat radiation amount from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 is almost equal.

なお、上記オブザーバを内燃機関の制御装置に実装して、スロットル通過空気流量の推定値mtおよびエアフロメータ41の出力値AFMから近似放熱量ωbo、ωsoを算出するためには、式(28)および式(29)を離散化する必要がある。時刻t、計算間隔Δtを用いて式(28)および式(29)を離散化すると、それぞれ下記式(31)および式(32)が得られる。なお、式(31)および式(32)中のΔAFMINT(t)は、時刻tにおけるAFM(t)−AFMmto(t)の累積値であり、下記式(33)により表される。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042
In order to calculate the approximate heat radiation amounts ω bo and ω so from the estimated value mt of the throttle passage air flow rate and the output value AFM of the air flow meter 41 by mounting the observer in the control device of the internal combustion engine, the equation (28 ) And equation (29) need to be discretized. When the equations (28) and (29) are discretized using the time t and the calculation interval Δt, the following equations (31) and (32) are obtained, respectively. In addition, ΔAFMINT (t) in Expression (31) and Expression (32) is a cumulative value of AFM (t) −AFMmto (t) at time t, and is expressed by Expression (33) below.
Figure 0004605042
Figure 0004605042
Figure 0004605042

このようにして実装されたオブザーバでは、時刻tにおけるボビン部41a3およびサポート部41a4からの近似放熱量ωbo(t)およびωso(t)、スロットルモデルM10の式(8)によって算出された時刻tにおけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t)、時刻tにおけるエアフロメータ41の出力値AFM(t)、および時刻tにおいてオブザーバによって算出された近似出力値AFMmto(t)が式(31)、式(32)および式(33)に代入され、これにより時刻t+Δtにおける近似放熱量ωbo(t+Δt)およびωso(t+Δt)が算出される。そして、これら近似放熱量ωbo(t+Δt)およびωso(t+Δt)に基づいて式(30)により時刻t+Δtにおける近似出力値AFMmto(t+Δt)が算出され、この時刻t+Δtにおける近似出力値AFMmto(t+Δt)はその後の近似放熱量ωboおよびωsoの算出に利用される。そして、このような計算を繰り返すことによって、スロットル通過空気流量の推定値mt、エアフロメータ41の出力値AFMから、任意の時刻tにおける近似放熱量ωbo、ωsoが算出される。 In the observer implemented in this way, the approximate heat dissipation amounts ω bo (t) and ω so (t) from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 at time t, the time calculated by the equation (8) of the throttle model M10. The estimated value mt (t) of the air flow rate through the throttle at t, the output value AFM (t) of the air flow meter 41 at time t, and the approximate output value AFMmto (t) calculated by the observer at time t are expressed by Equation (31), Substituting into Equations (32) and (33), approximate heat dissipation amounts ω bo (t + Δt) and ω so (t + Δt) at time t + Δt are calculated. Then, based on these approximate heat dissipation amounts ω bo (t + Δt) and ω so (t + Δt), an approximate output value AFMmto (t + Δt) at time t + Δt is calculated by equation (30), and the approximate output value AFMmto (t + Δt) at time t + Δt. Is used for the subsequent calculation of the approximate heat dissipation ω bo and ω so . Then, by repeating such calculation, the approximate heat dissipation amounts ω bo and ω so at an arbitrary time t are calculated from the estimated value mt of the air flow rate through the throttle and the output value AFM of the air flow meter 41.

図19は、図18の時刻t0〜t1における流量に関するパラメータの推移を拡大して示したタイムチャートである。図19から分かるように、オブザーバによって算出された近似出力値AFMmto(図19中の短い破線)は、エアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値となっている。上述したように修正出力値AFMmteの算出にあたっては、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときに、すなわち時刻t0においてオブザーバによって算出されたボビン部41a3の近似放熱量ωboおよびサポート部41a4の近似放熱量ωsoが用いられる。したがって、修正出力値AFMmteの算出においては、遅れ放熱量ωbe、ωseの初期値、すなわち時刻t0における遅れ放熱量ωbe(t0)、ωse(t0)はオブザーバによって算出された時刻t0における近似放熱量ωbo(t0)、ωse(t0)とされる(ωbe(t0)=ωbo(t0)、ωse(t0)=ωso(t0))。このため、時刻t0における修正出力値AFMmteは、時刻t0におけるオブザーバの近似出力値AFMmtoと同一の値となる。 FIG. 19 is an enlarged time chart showing the transition of the parameter relating to the flow rate at times t 0 to t 1 in FIG. As can be seen from FIG. 19, the approximate output value AFMmto (short broken line in FIG. 19) calculated by the observer is substantially the same value as the output value AFM of the air flow meter 41. As described above, in calculating the corrected output value AFMmte, when the throttle valve opening θt enters the map area A, that is, at the time t 0 , the approximate heat dissipation amount ω bo of the bobbin portion 41a3 and the support portion calculated by the observer are calculated. An approximate heat release amount ω so of 41a4 is used. Therefore, in the calculation of the corrected output value AFMmte, the initial values of the delayed heat radiation amounts ω be and ω se , that is, the delayed heat radiation amounts ω be (t 0 ) and ω se (t 0 ) at the time t 0 were calculated by the observer. Approximate heat dissipation ω bo (t 0 ) and ω se (t 0 ) at time t 0be (t 0 ) = ω bo (t 0 ), ω se (t 0 ) = ω so (t 0 )). Therefore, fix the output value AFMmte at time t 0 has the same value as the approximate output value AFMmto of the observer at time t 0.

そして、修正出力値AFMmteの算出に当たっては、遅れ放熱量ωbe、ωseの初期値、すなわち時刻t0における遅れ放熱量ωbe(t0)、ωse(t0)が算出された後に、上述した式(26)および式(27)によって時刻t0以降における遅れ放熱量ωbe(t)、ωse(t)が算出され、そしてこれら時刻t0以降の時刻tにおける遅れ放熱量ωbe(t)、ωse(t)に基づいて上記式(25)を用いて時刻t0以降の時刻tにおける修正出力値AFMmte(t)が算出される。このようにして算出された修正出力値AFMmteは図19に点線で示したように推移する。すなわち、修正出力値AFMmteは時刻t0においてはオブザーバによって算出された近似出力値AFMmtoと同一の値となっており、その後徐々にエアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtに近づくように推移する。 Then, when the calculation of the corrected output value AFMmte, delay heat dissipation omega BE, the initial value of omega se, i.e. lag heat radiation amount omega BE at time t 0 (t 0), after ω se (t 0) is calculated, above expression (26) and lag heat radiation amount at time t 0 after the equation (27) omega bE (t), omega se (t) is calculated, and delay the heat radiation amount omega bE in these time t 0 after the time t Based on (t) and ω se (t), the corrected output value AFMmte (t) at time t after time t 0 is calculated using the above equation (25). The corrected output value AFMmte calculated in this way changes as shown by a dotted line in FIG. That is, the corrected output value AFMmte is the same value as the approximate output value AFMmto calculated by the observer at time t 0 , and thereafter gradually shifts to the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40. To do.

このようにして算出された修正出力値AFMmteは、上述したようにスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去された値となっている。このため、マップ領域Aにおけるエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの比は、マップ領域Aにおける実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量との比を比較的正確に示しており、すなわちマップ領域AにおけるスロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率を示している。したがって、上記式(22)と同様に、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとに基づいて下記式(34)により誤差率Errが算出される。

Figure 0004605042
The corrected output value AFMmte calculated in this way is a value from which the influence of the estimated value mt of the throttle passage air flow rate before the throttle valve opening θt enters the map area A is removed as described above. . For this reason, the ratio between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte in the map area A is the ratio of the actual throttle passing air flow rate in the map area A and the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10. This is shown relatively accurately, that is, the error rate of the flow coefficient μt of the throttle model M10 in the map area A is shown. Therefore, similarly to the above equation (22), the error rate Err is calculated by the following equation (34) based on the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte.
Figure 0004605042

すなわち、誤差率Errは、スロットル弁開度θtが特定のマップ領域(図18、19に示した例ではマップ領域A)にある間に亘ってエアフロメータ41の出力値AFMを積分した値、すなわち時刻t0からt1に亘って出力値AFMを積分した値(図19中の面積S3+S4)を、スロットル弁開度θtが上記特定のマップ領域(図18、19に示した例ではマップ領域A)にある間に亘って修正出力値AFMmteを積分した値、すなわち修正出力値AFMmteを時刻t0からt1に亘って積分した値(図19中の面積S3)で除算した値((S3+S4)/S3)に等しい。このようにして算出された誤差率Errを上記特定のマップ領域(図18、19に示した例ではマップ領域A)の流量係数μtのマップ値に乗算することで、流量係数μtのマップ値が的確に修正される。 That is, the error rate Err is a value obtained by integrating the output value AFM of the air flow meter 41 while the throttle valve opening θt is in a specific map region (map region A in the examples shown in FIGS. 18 and 19), that is, A value obtained by integrating the output value AFM from the time t 0 to the time t 1 (area S 3 + S 4 in FIG. 19), the throttle valve opening θt is the specific map region (in the example shown in FIGS. 18 and 19). The value obtained by integrating the corrected output value AFMmte over the map area A), that is, the value obtained by dividing the corrected output value AFMmte by the value (area S 3 in FIG. 19) integrated from the time t 0 to t 1 . It is equal to ((S 3 + S 4 ) / S 3 ). By multiplying the error rate Err calculated in this way by the map value of the flow coefficient μt in the specific map area (the map area A in the examples shown in FIGS. 18 and 19), the map value of the flow coefficient μt is obtained. Corrected accurately.

なお、上記実施形態では、スロットル弁開度θtがθt0〜θt1であるマップ領域Aに対応する流量係数μtのマップ値を修正する場合について示したが、他のマップ領域においても同様にそのマップ領域に対応する流量係数μtのマップ値が修正せしめられる。これにより、内燃機関の過渡運転中であっても各マップ領域に対応する流量係数μtのマップ値が的確に修正せしめられる。 In the above embodiment, the map value of the flow coefficient μt corresponding to the map area A where the throttle valve opening θt is θt 0 to θt 1 has been described. However, the same applies to other map areas as well. The map value of the flow coefficient μt corresponding to the map area is corrected. Thereby, even during the transient operation of the internal combustion engine, the map value of the flow coefficient μt corresponding to each map area can be corrected accurately.

ところで、上述したように、修正出力値AFMmteを用いることでスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去される。ところが、エアフロメータ41の出力値AFMもスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前の実際のスロットル通過空気流量の影響を受けており、上述したように修正出力値AFMmteを用いたとしてもエアフロメータ41の出力値AFMから過去の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去することができない。このため、上述したように、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとに基づいて算出されたスロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率は、実際の流量係数μtの誤差率に対して僅かに異なった値となる。   By the way, as described above, by using the corrected output value AFMmte, the influence of the estimated value mt of the throttle passage air flow before the throttle valve opening θt enters the map area A is removed. However, the output value AFM of the air flow meter 41 is also affected by the actual throttle passage air flow rate before the throttle valve opening θt enters the map area A, and even if the corrected output value AFMmte is used as described above. The influence of the past actual throttle passage air flow rate cannot be removed from the output value AFM of the air flow meter 41. For this reason, as described above, the error rate of the flow coefficient μt of the throttle model M10 calculated based on the output value AFM and the corrected output value AFMmte of the air flow meter 41 is different from the error rate of the actual flow coefficient μt. Slightly different values.

そこで、上記実施形態の変更例では、エアフロメータ41の出力値AFMから過去の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去することとしている。以下、エアフロメータ41の出力値AFMから過去の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去してスロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率を正確に算出する方法について説明する。   Therefore, in the modified example of the above embodiment, the influence of the past actual throttle passage air flow rate is removed from the output value AFM of the air flow meter 41. Hereinafter, a method for accurately calculating the error rate of the flow coefficient μt of the throttle model M10 by removing the influence of the past actual throttle passage air flow rate from the output value AFM of the air flow meter 41 will be described.

ところで、一般に、エアフロメータ41等のセンサの応答は、初期値応答とゼロ応答とに分離することができる。ここで、初期値応答とは、或る時刻t以降の状態量がゼロであると仮定した場合における時刻t以降のセンサの出力値の推移であり、ゼロ応答とは、或る時刻tまで状態量がゼロであると仮定した場合における時刻t以降のセンサの出力値の推移である。   Incidentally, in general, the response of a sensor such as the air flow meter 41 can be separated into an initial value response and a zero response. Here, the initial value response is a transition of the output value of the sensor after time t when it is assumed that the state quantity after a certain time t is zero, and the zero response is a state until a certain time t. It is a transition of the output value of the sensor after time t when it is assumed that the quantity is zero.

図20は、エアフロメータ41の出力値AFMについての初期値応答曲線とゼロ応答曲線とを示す図である。ここで、Φ1は時刻0を基準とした初期値応答曲線(破線)を示しており、時刻0以降に実際のスロットル通過空気流量がゼロであると仮定した場合におけるエアフロメータ41の出力値の推移を示している。また、Φ2は時刻0を基準としたゼロ応答曲線(一点鎖線)を示しており、時刻0までの実際のスロットル通過空気流量がゼロであると仮定した場合、すなわち時刻0からエアフロメータ41での計測が開始された場合におけるエアフロメータ41の出力値の推移を示している。 FIG. 20 is a diagram illustrating an initial value response curve and a zero response curve for the output value AFM of the air flow meter 41. Here, Φ 1 indicates an initial value response curve (broken line) with respect to time 0, and the output value of the air flow meter 41 when it is assumed that the actual air flow rate through the throttle is zero after time 0. It shows the transition. Also, Φ 2 indicates a zero response curve (one-dot chain line) with respect to time 0. When it is assumed that the actual flow rate of air passing through the throttle up to time 0 is zero, that is, from time 0, the air flow meter 41 The transition of the output value of the air flow meter 41 when the measurement is started is shown.

すなわち、初期値応答曲線は時刻0におけるエアフロメータ41の出力値に応じて、すなわち時刻0よりも前の実際のスロットル通過空気流量に応じて変化するのに対して、ゼロ応答曲線は時刻0以降における実際のスロットル通過空気流量に応じて変化する。そして、時刻0以降の各時刻tにおけるエアフロメータ41の出力値AFM(t)は、初期値応答曲線の時刻tにおける値Φ1(t)とゼロ応答曲線の時刻tにおける値Φ2(t)とを合計した値に等しい(AFM(t)=Φ1(t)+Φ2(t))。そして、このようなエアフロメータ41の出力値AFMと、初期値応答曲線の各時刻における値Φ1と、ゼロ応答曲線の各時刻における値Φ2との関係は、基準となる時刻(図20に示した例では時刻0)を如何なる時刻にしても成立する。 That is, the initial value response curve changes according to the output value of the air flow meter 41 at time 0, that is, according to the actual throttle passage air flow before time 0, while the zero response curve changes from time 0. It changes according to the actual throttle passage air flow rate at. The output value AFM (t) of the air flow meter 41 at each time t after time 0 is a value Φ 1 (t) at the time t of the initial value response curve and a value Φ 2 (t) at the time t of the zero response curve. (AFM (t) = Φ 1 (t) + Φ 2 (t)). The relationship between the output value AFM of the air flow meter 41, the value Φ 1 at each time of the initial value response curve, and the value Φ 2 at each time of the zero response curve is a reference time (see FIG. 20). In the example shown, the time 0) is established at any time.

上述したようにゼロ応答曲線は所定時刻以降における実際のスロットル通過空気流量に応じて変化するため、特定のマップ領域に侵入した時刻を基準としたエアフロメータ41の出力値AFMのゼロ応答曲線からは、その特定のマップ領域に侵入する前の実際のスロットル通過空気流量の影響が除去されている。したがって、斯かるゼロ応答曲線を求め、これと修正出力値AFMmteについてのゼロ応答曲線(正確には、修正出力値AFMmteについてのゼロ応答曲線に対応する曲線)とを後述するように比較することにより、上記特定のマップ領域に侵入する前の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去して、流量係数μの誤差率を的確に算出することができる。   As described above, the zero response curve changes in accordance with the actual throttle passage air flow rate after a predetermined time. Therefore, from the zero response curve of the output value AFM of the air flow meter 41 based on the time of entry into the specific map area, The effect of the actual throttle passage air flow before entering that particular map area has been eliminated. Therefore, by obtaining such a zero response curve and comparing it with the zero response curve for the corrected output value AFMmte (more precisely, the curve corresponding to the zero response curve for the corrected output value AFMmte), as described later. The error rate of the flow coefficient μ can be accurately calculated by removing the influence of the actual throttle passage air flow before entering the specific map area.

ただし、時刻t0を基準としたゼロ応答を算出するのは困難であることから、本実施形態では、エアフロメータ41の出力値AFMから時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1を減算することでゼロ応答を算出することとしている(Φ2(t)=AFM(t)−Φ1(t))。 However, since it is difficult to calculate the zero response based on the time t 0 , in this embodiment, the initial value response curve based on the time t 0 from the output value AFM of the air flow meter 41 at each time. The zero response is calculated by subtracting the value Φ 12 (t) = AFM (t) −Φ 1 (t)).

ここで、時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1の算出方法について説明する。上述したように初期値応答曲線の各時刻における値Φ1は、時刻t0以降に実際のスロットル通過空気流量がゼロであると仮定した場合におけるエアフロメータ41の出力値の推移を示しているため、上記式(13)および式(14)のスロットル通過空気流量の推定値mtをゼロとすることにより求めることができる。すなわち、初期値応答曲線についての放熱量ωbi、ωsiは下記式(35)および式(36)により表される。この場合、時刻t0における放熱量ωbi(t0)、ωsi(t0)は、時刻t0における実際の放熱量の近似値である近似放熱量ωbo(t0)、ωso(t0)が用いられる。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
Here, a method of calculating the value Φ 1 at each time of the initial value response curve with the time t 0 as a reference will be described. As described above, the value Φ 1 at each time of the initial value response curve indicates the transition of the output value of the air flow meter 41 when it is assumed that the actual throttle passage air flow rate is zero after time t 0 . The estimated value mt of the air flow rate through the throttle in the above equations (13) and (14) can be obtained by setting it to zero. That is, the heat dissipation amounts ω bi and ω si for the initial value response curve are expressed by the following equations (35) and (36). In this case, the heat radiation amount omega bi (t 0) at time t 0, omega si (t 0) is an approximation of actual heat radiation amount at time t 0 approximate heat radiation amount ω bo (t 0), ω so ( t 0 ) is used.
Figure 0004605042
Figure 0004605042

そして、式(35)、(36)により算出された放熱量ωbi、ωsiに基づいて、式(37)により図15に示したマップと同様なマップから初期値応答曲線の各時刻における値Φ1が算出される。なお、式(35)および式(36)は、ECU31で処理するために離散化されて用いられる。

Figure 0004605042
Then, based on the heat radiation amounts ω bi and ω si calculated by the equations (35) and (36), the value at each time of the initial value response curve from the map similar to the map shown in FIG. 15 by the equation (37). Φ 1 is calculated. Equations (35) and (36) are discretized for use by ECU 31.
Figure 0004605042

このようにして算出された時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1をエアフロメータ41の出力値AFMから減算することにより、エアフロメータ41の出力値についての時刻t0を基準としたゼロ応答曲線の各時刻における値Φ2が算出される。 By subtracting the value Φ 1 at each time of the initial value response curve based on the time t 0 calculated in this way from the output value AFM of the air flow meter 41, the time t 0 for the output value of the air flow meter 41 is obtained. A value Φ 2 at each time of the zero response curve with reference to is calculated.

また、修正出力値AFMmteも時刻t0において近似放熱量ωbo、ωsoを利用しているため、修正出力値AFMmteから上述した初期値応答曲線の各時刻における値Φ1を減算することにより、修正出力値AFMmteについてのゼロ応答曲線の各時刻における値が算出される。このため、本実施形態では、スロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率Errを算出するにあたって、エアフロメータ41の出力値AFMと、修正出力値AFMmteと、エアフロメータ41の出力値についての時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1とを用いて下記式(38)により算出される。

Figure 0004605042
Since the corrected output value AFMmte also uses the approximate heat dissipation ω bo and ω so at time t 0 , by subtracting the value Φ 1 at each time of the initial value response curve described above from the corrected output value AFMmte, A value at each time of the zero response curve for the corrected output value AFMmte is calculated. For this reason, in this embodiment, when calculating the error rate Err of the flow coefficient μt of the throttle model M10, the time t 0 regarding the output value AFM of the air flow meter 41, the corrected output value AFM mte, and the output value of the air flow meter 41. Is calculated by the following equation (38) using the value Φ 1 at each time of the initial value response curve with reference to.
Figure 0004605042

このように、流量係数μtの誤差率を算出するにあたって、修正出力値AFMmteを用いることにより、エアフロメータモデルM40によって算出された予想出力値AFMmtに存在する過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去され、すなわち所定時間前のスロットル通過空気流量の影響で予想出力値AFMmtに含まれている成分を予想出力値AFMmtから除去される。さらに、エアフロメータ41の出力値AFMおよび修正出力値AFMmteから初期値応答曲線の各時刻における値Φ1を減算することにより、エアフロメータ41の出力値AFM等に存在する過去の実際のスロットル通過空気流量の影響が除去され、すなわち所定時間前のスロットル通過空気流量の影響でエアフロメータの出力値AFMに含まれている成分をこのエアフロメータの出力値から除去することができる。 Thus, in calculating the error rate of the flow coefficient μt, by using the corrected output value AFMmt, the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate existing in the expected output value AFMmt calculated by the air flow meter model M40 is obtained. The influence is removed, that is, the component included in the expected output value AFMmt is removed from the expected output value AFMmt due to the influence of the air flow rate through the throttle before a predetermined time. Further, by subtracting the value Φ 1 at each time of the initial value response curve from the output value AFM and the corrected output value AFMmte of the air flow meter 41, past actual throttle passage air existing in the output value AFM of the air flow meter 41 and the like. The influence of the flow rate is removed, that is, the component included in the output value AFM of the air flow meter can be removed from the output value of the air flow meter due to the influence of the air flow rate through the throttle before a predetermined time.

このため、上記式(38)により算出された誤差率Errはスロットル弁開度θtが所定のマップ領域内にあるときの実際のスロットル通過空気流量およびスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値に基づいて算出されることになるため、スロットル弁開度θtが所定のマップ領域内にあるときの流量係数の誤差率を正確に算出することができる。   For this reason, the error rate Err calculated by the above equation (38) is the actual throttle passing air flow rate when the throttle valve opening θt is within the predetermined map region and the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10. Since the calculation is based on the estimated value, the error rate of the flow coefficient when the throttle valve opening degree θt is within a predetermined map region can be accurately calculated.

次に、吸気弁モデルM30の修正操作について説明する。上述したように、吸気弁モデルM30の式(7)において用いられる値aは比例係数であり、また値bは燃焼室5内に残存していた既燃ガスを表す値である。これら値a、bは、機関回転数NE、吸気弁の位相角および作用角(以下では、吸気弁の開弁時期VVTを例にとって説明する)に応じて変化する。このため、機関回転数NEおよび吸気弁の開弁時期VVTとこれら値a、bとの関係を予め実験的にまたは計算により算出し、図21(a)および図21(b)に示したようにマップとしてECU31に保存すると共に、吸気弁モデルM30において上記式(7)の計算をするにあたってはクランク角センサ47によって検出された機関回転数NEおよび吸気弁制御装置13への吸気弁開弁時期VVTを用いて上記マップによりこれら値a、bを算出している。なお、図21(a)は値aのマップを、図21(b)は値bのマップをそれぞれ示しており、図中のx軸は機関回転数NEを、y軸は吸気弁開弁時期VVT(y軸が大きくなるほど進角)をそれぞれ示している。   Next, the correction operation of the intake valve model M30 will be described. As described above, the value a used in the equation (7) of the intake valve model M30 is a proportional coefficient, and the value b is a value representing burned gas remaining in the combustion chamber 5. These values a and b vary in accordance with the engine speed NE, the phase angle and the operating angle of the intake valve (hereinafter, the intake valve opening timing VVT will be described as an example). Therefore, the relationship between the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT and these values a and b is calculated in advance experimentally or by calculation, as shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b). The map is stored in the ECU 31 as well as the engine speed NE detected by the crank angle sensor 47 and the intake valve opening timing to the intake valve control device 13 when calculating the above equation (7) in the intake valve model M30. These values a and b are calculated from the above map using VVT. 21A shows a map of the value a, FIG. 21B shows a map of the value b, the x-axis in the figure is the engine speed NE, and the y-axis is the intake valve opening timing. VVT (advance angle as the y-axis increases) is shown.

ところが、これら値a、bには、上述したように使用による特性の変化や製作公差によるばらつきなどにより誤差が生じる場合がある。このように、値a、bに誤差が生じている場合には、吸気弁モデルM30のモデル化誤差を補償するためにこれら値a、bのマップ値を修正していく必要がある。ここで、本実施形態では、値a、bは、機関運転領域毎に定められている。図21に示した例では、値a、bは、マップ領域(例えば、図21中の斜線部分が一つのマップ領域を表している)毎に、すなわち一定間隔の機関回転数毎および一定間隔の吸気弁開弁時期毎に定められている。したがって値a、bの修正は、各マップ領域毎に行われなければならない。   However, errors may occur in these values a and b due to changes in characteristics due to use and variations due to manufacturing tolerances as described above. As described above, when there is an error in the values a and b, it is necessary to correct the map values of the values a and b in order to compensate for the modeling error of the intake valve model M30. Here, in the present embodiment, the values a and b are determined for each engine operation region. In the example shown in FIG. 21, the values a and b are set for each map area (for example, the hatched portion in FIG. 21 represents one map area), that is, for each engine speed at regular intervals and at regular intervals. It is determined for each intake valve opening timing. Therefore, the correction of the values a and b must be performed for each map area.

そこで、本実施形態では、吸気弁モデルM30の式(11)で用いられる値a、bをマップ領域毎に修正することとしている。以下では、例として、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTがマップ領域B(すなわち、機関回転数NEがNE1からNE2の間であって且つ吸気弁開弁時期VVTがVVT1からVVT2の間であるマップ領域)にある場合における値a、bのマップ値aij、bijの修正方法について説明する。 Therefore, in this embodiment, the values a and b used in the equation (11) of the intake valve model M30 are corrected for each map area. In the following, as an example, the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in the map region B (that is, the engine speed NE is between NE 1 and NE 2 and the intake valve opening timing VVT is from VVT 1. A method of correcting the map values a ij and b ij of the values a and b in the case of the map area between VVT 2 will be described.

図22は、内燃機関の運転中における吸気管内圧力Pm、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTのタイムチャートである。図示した例では、時刻t0以降において機関回転数NEがNE0以上となっており、また時刻t1以降において機関回転数NEがNE1以上となっている。すなわち、機関回転数NEは時刻t0から時刻t1までに亘ってNE0とNE1との間の値となっており、それ以外の時刻においてはNE0とNE1との間の値となっていない。一方、吸気弁開弁時期VVTは時刻t0から時刻t1までに亘ってVVT1とVVT2との間の値となっている。 FIG. 22 is a time chart of the intake pipe pressure Pm, the engine speed NE, and the intake valve opening timing VVT during operation of the internal combustion engine. In the illustrated example, the engine speed NE at time t 0 later has a NE 0 or more, and the time t 1 the engine rotational speed in the subsequent NE has become NE 1 or more. That is, the engine speed NE has a value between NE 0 and NE 1 over from time t 0 to time t 1, and the value between NE 0 and NE 1 in other time is not. On the other hand, the intake valve opening timing VVT is a value between VVT 1 and VVT 2 from time t 0 to time t 1 .

したがって、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTの値は、時刻t0以前はマップ領域B内にはなく、時刻t0においてマップ領域Bに侵入すると共に時刻t0から時刻t1までに亘ってマップ領域B内にある。その後、時刻t1においてマップ領域Bから離脱して、時刻t1以降はマップ領域B内にはない。そして、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTの値がマップ領域B内にあるとき、すなわち時刻t0から時刻t1までの間において、吸気弁モデルM30ではマップ領域Bに対応した値aij、bijが用いられる。 Therefore, the value of the engine rotational speed NE and the intake valve opening timing VVT, the time t 0 before rather than in the map region B, at time t 0 from time t 0 with entering the map area B to time t 1 Within the map area B. Then detached from the map area B at time t 1, after time t 1 is not in the map area B. When the values of the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are within the map area B, that is, from time t 0 to time t 1 , the value a corresponding to the map area B in the intake valve model M30. ij and bij are used.

ここで、上記式(6)について再び考えると、式(6)の左辺は吸気管部分23の気体の内部エネルギの時間的変化量を表しており、式(6)の右辺のCp・mt・Taは吸気管部分23に流入する気体のエネルギを、Cp・mc・Tmは吸気管部分23から流出した気体のエネルギをそれぞれ表している。ここで、吸気管部分23における気体の状態方程式(Pm・Vm=M・R・Tm)を考慮すると、式(6)の左辺は下記式(39)のように表せる。

Figure 0004605042
Here, considering the above formula (6) again, the left side of the formula (6) represents a temporal change amount of the internal energy of the gas in the intake pipe portion 23, and the right side of the formula (6) is represented by Cp · mt · Ta represents the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 23, and Cp · mc · Tm represents the energy of the gas flowing out of the intake pipe portion 23, respectively. Here, considering the gas state equation (Pm · Vm = M · R · Tm) in the intake pipe portion 23, the left side of the equation (6) can be expressed as the following equation (39).
Figure 0004605042

したがって、時刻t0から時刻t1までの間の内部エネルギの変化量は下記式(40)のように表せる。特に、吸気管内圧力センサ40により実際の吸気管内圧力Pmrが検出されているため、式(40)において実際の吸気管内圧力Pmrを用いることによって、時刻t0から時刻t1までの間の実際の内部エネルギの変化量を正確に算出することができる。なお、式(40)においてPmr(t0)は時刻t0における実際の吸気管内圧力を、Pmr(t1)は時刻t1における実際の吸気管内圧力をそれぞれ示している。

Figure 0004605042
Therefore, the amount of change in internal energy between time t 0 and time t 1 can be expressed as the following equation (40). In particular, since it is detected actual intake pipe pressure Pmr by the intake pipe pressure sensor 40, by using the actual intake pipe pressure Pmr in formula (40), the actual in between the time t 0 to time t 1 The amount of change in internal energy can be calculated accurately. In Expression (40), Pmr (t 0 ) represents the actual intake pipe pressure at time t 0 , and Pmr (t 1 ) represents the actual intake pipe pressure at time t 1 .
Figure 0004605042

一方、吸気管部分23に流入する気体のエネルギ(すなわち、式(6)の左辺のCp・mt・Ta)に関しては、上述したようにスロットルモデルM10の流量係数μtのマップ値が逐次修正されるため、スロットルモデルM10の流量係数μtは適切な値となっている。したがって、スロットルモデルM10の式(1)の吸気管内圧力Pmとして吸気管内圧力センサ40によって検出された実際の吸気管内圧力Pmrを用いると、吸気管部分23に流入する気体のエネルギを正確に算出することができる。特に、時刻t0から時刻t1までに吸気管部分23に流入する気体のエネルギは下記式(41)により算出することができる。

Figure 0004605042
On the other hand, as described above, the map value of the flow coefficient μt of the throttle model M10 is sequentially corrected with respect to the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 23 (that is, Cp · mt · Ta on the left side of the equation (6)). Therefore, the flow coefficient μt of the throttle model M10 is an appropriate value. Therefore, when the actual intake pipe pressure Pmr detected by the intake pipe pressure sensor 40 is used as the intake pipe pressure Pm in the equation (1) of the throttle model M10, the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 23 is accurately calculated. be able to. In particular, the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 23 from time t 0 to time t 1 can be calculated by the following equation (41).
Figure 0004605042

このように時刻t0から時刻t1までの間の内部エネルギの変化量が上記式(40)で、時刻t0から時刻t1までに吸気管部分23に流入する気体のエネルギが上記式(41)でそれぞれ正確に算出されることから、式(41)から式(40)を減算した下記式(42)により時刻t0から時刻t1までに吸気管部分23から流出した気体のエネルギを正確に算出することができる。

Figure 0004605042
Thus, the amount of change in internal energy from time t 0 to time t 1 is the above equation (40), and the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 23 from time t 0 to time t 1 is the above equation (40). 41), the energy of the gas flowing out from the intake pipe portion 23 from time t 0 to time t 1 is calculated by the following equation (42) obtained by subtracting equation (40) from equation (41). It can be calculated accurately.
Figure 0004605042

ここで、上述したように吸気管部分23から流出した気体のエネルギをCp・mc・Tmで表すことができ、またこのmcとして吸気弁モデルM30によって算出された筒内吸入空気流量mc(すなわち、式(7))を用いると、時刻t0から時刻t1までに吸気管部分23から流出した気体のエネルギは下記式(43)のように表せる。そして、式(42)及び式(43)はいずれも吸気管部分23から流出した気体のエネルギを表しているため、本来であればこれら式によって算出された値は一致するはずである。

Figure 0004605042
Here, as described above, the energy of the gas flowing out from the intake pipe portion 23 can be expressed by Cp · mc · Tm, and the in-cylinder intake air flow rate mc (that is, calculated by the intake valve model M30 as this mc) (that is, Using equation (7), the energy of the gas flowing out from the intake pipe portion 23 from time t 0 to time t 1 can be expressed as the following equation (43). Since both formula (42) and formula (43) represent the energy of the gas flowing out from the intake pipe portion 23, the values calculated by these formulas should be the same.
Figure 0004605042

ところが、吸気弁モデルM30のモデル式(7)に誤差があると、式(42)と式(43)とによって算出された値は一致しない。特に上記式(43)では吸気管内圧力として吸気管内圧力センサ40により検出された実際の吸気管内圧力Pmrが用いられていることを考慮すると、式(42)と式(43)とが一致しない場合は式(7)で用いられる値a、bのマップ値に誤差がある場合であると考えられる。   However, if there is an error in the model equation (7) of the intake valve model M30, the values calculated by the equations (42) and (43) do not match. In particular, in the above formula (43), when the actual intake pipe pressure Pmr detected by the intake pipe pressure sensor 40 is used as the intake pipe pressure, the formula (42) does not match the formula (43). Is considered to be a case where there is an error in the map values of the values a and b used in equation (7).

そこで、本実施形態では、実際の筒内吸入空気流量に対する吸気弁モデルM30によって算出された筒内吸入空気流量mcの誤差率(実際の筒内吸入空気流量/吸気弁モデルM30によって算出された筒内吸入空気流量)をαとする。この誤差率αを式(43)に乗算して算出された値と式(42)によって算出された値は等しくなるため、下記式(44)が成立する。そして、式(44)を誤差率αについて解くと、誤差率αは下記式(45)のように表せる。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
Therefore, in the present embodiment, the error rate of the cylinder intake air flow rate mc calculated by the intake valve model M30 with respect to the actual cylinder intake air flow rate (actual cylinder intake air flow rate / cylinder calculated by the intake valve model M30). The inner intake air flow rate) is α. Since the value calculated by multiplying the error rate α by the equation (43) is equal to the value calculated by the equation (42), the following equation (44) is established. When the equation (44) is solved for the error rate α, the error rate α can be expressed as the following equation (45).
Figure 0004605042
Figure 0004605042

このようにして算出された誤差率αは、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTがマップ領域Bにある場合における実際の筒内吸入空気流量と吸気弁モデルM30によって算出された筒内吸入空気流量の推定値mcとの誤差率を表している。そして、この筒内吸入空気流量における誤差を補償するためには、本実施形態では、マップ領域Bに対応するマップ値aij、bijに誤差率αを乗算したものを新たな値a、bのマップ領域Bにおけるマップ値aij、bijとすることとしている(aij=α・aij、bij=α・bij)。このように吸気弁モデルM30の式(7)に用いられる値a、bのマップ値を修正することにより、吸気弁モデルM30によって算出される筒内吸入空気流量の推定値mcを実際の筒内吸入空気流量とほぼ等しい値とすることができる。 The error rate α thus calculated is the in-cylinder intake calculated by the actual in-cylinder intake air flow rate and the intake valve model M30 when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in the map region B. The error rate with respect to the estimated value mc of the air flow rate is represented. In order to compensate for the error in the in-cylinder intake air flow rate, in this embodiment, the map values a ij and b ij corresponding to the map area B are multiplied by the error rate α to obtain new values a and b. The map values a ij and b ij in the map area B are set as (a ij = α · a ij , b ij = α · b ij ). In this way, by correcting the map values of the values a and b used in the equation (7) of the intake valve model M30, the estimated value mc of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the intake valve model M30 is changed to the actual in-cylinder The value can be approximately equal to the intake air flow rate.

このように、本実施形態では、機関運転状態(例えば、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVT等)が特定の機関運転領域(例えば、上記マップ領域B)に侵入してから離脱するまでに吸気管部分23から流出した気体のエネルギの実際の値(すなわち、吸気管部分23のエネルギ保存則を用いて算出された値)と、斯かる気体のエネルギの吸気弁モデルM30を用いて算出された値とが求められ、実際の値と吸気弁モデルM30を用いて算出された値との比率に基づいて上記特定の機関運転領域に対応する値a、bのマップ値を修正することにより、内燃機関が過渡運転を行っている場合であっても値a、bのマップ値を的確に修正することができる。   As described above, in this embodiment, the engine operating state (for example, the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT) enters the specific engine operating region (for example, the map region B) and then leaves. The actual value of the energy of the gas flowing out from the intake pipe portion 23 (that is, the value calculated using the energy conservation law of the intake pipe portion 23) and the intake valve model M30 of such gas energy are calculated. By correcting the map values of the values a and b corresponding to the specific engine operating region based on the ratio between the actual value and the value calculated using the intake valve model M30. Even when the internal combustion engine is performing transient operation, the map values of the values a and b can be corrected accurately.

ここで、吸気管モデルM20によって算出された吸気管内圧力の推定値Pmは所定時間前に吸気弁モデルM30によって算出された筒内吸入空気流量の推定値mcを用いて算出されている。このため、例えば吸気管内圧力の実測値と吸気弁モデルM30によって算出された筒内吸入空気流量の推定値mcを用いて吸気管モデルM20によって算出された吸気管内圧力の推定値との偏差に基づいて値a、bのマップ値を修正しようとすると、吸気管内圧力の実測値が現在の実際の筒内吸入空気流量に対応した値であるのに対して吸気管モデルM20によって算出された吸気管内圧力の推定値は吸気弁モデルM30によって算出された過去の筒内吸入空気流量の推定値mcに対応した値となっているため、内燃機関が定常運転を行っているときには比較的的確に吸気弁モデルを修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには的確に吸気弁モデルを修正することができない。   Here, the estimated value Pm of the intake pipe pressure calculated by the intake pipe model M20 is calculated using the estimated value mc of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the intake valve model M30 a predetermined time ago. Therefore, for example, based on the deviation between the actual value of the intake pipe pressure and the estimated value of the intake pipe pressure calculated by the intake pipe model M20 using the estimated value mc of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the intake valve model M30. If the map values of the values a and b are to be corrected, the actual measured value of the intake pipe pressure is a value corresponding to the current actual in-cylinder intake air flow rate, whereas the intake pipe model M20 calculates the intake pipe internal pressure. Since the estimated value of the pressure is a value corresponding to the estimated value mc of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the intake valve model M30, the intake valve is relatively accurately obtained when the internal combustion engine is in steady operation. Although the model can be corrected, the intake valve model cannot be corrected accurately when the internal combustion engine is in transient operation.

一方、本実施形態では、機関運転状態(例えば、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVT等)が特定の機関運転領域(例えば、上記マップ領域B)に侵入してから離脱するまでに吸気管部分23から流出した気体のエネルギの実際の値(すなわち、吸気管部分23のエネルギ保存則を用いて算出された値)と、斯かる気体のエネルギの吸気弁モデルM30を用いて算出された値とを比較し、これら値が一致するように値a、bのマップ値を修正するようにしている。このように機関運転状態が特定の機関運転領域にある間に吸気管部分23から流出した気体のエネルギの総量同士を比較することにより、すなわち斯かる間の単位時間当たりのエネルギ流出量の積分値同士を比較することにより、内燃機関が過渡運転を行っている場合であっても、この特定の機関運転領域に対応する値a、bのマップ値を的確に修正することができるようになる。   On the other hand, in the present embodiment, the intake air is discharged after the engine operating state (for example, the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT) enters a specific engine operating region (for example, the map region B) and then leaves. The actual value of the energy of the gas flowing out from the pipe part 23 (that is, the value calculated using the energy conservation law of the intake pipe part 23) and the intake valve model M30 of the energy of such gas were calculated. The values are compared with each other, and the map values of the values a and b are corrected so that these values match. In this way, by comparing the total amount of energy of the gas flowing out from the intake pipe portion 23 while the engine operating state is in a specific engine operating region, that is, the integrated value of the energy outflow amount per unit time during that time. By comparing each other, even if the internal combustion engine is performing a transient operation, the map values of the values a and b corresponding to the specific engine operation region can be accurately corrected.

次に、上記式(45)を内燃機関の制御装置に実装して、実際にスロットル通過空気流量の推定値mtおよび吸気管内圧力Pmの実測値から誤差率αを算出する場合について説明する。ECU31では式(45)中の積分項をそのまま算出することはできない。このため、式(45)中のスロットル通過空気流量の推定値mtについての積分項は時刻t、計算間隔Δtを用いて離散化された下記式(46)によって算出され、吸気管内圧力Pmについての積分項は時刻t、計算間隔Δtを用いて離散化された下記式(47)によって算出される。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
Next, the case where the error rate α is actually calculated from the estimated value mt of the air flow rate through the throttle and the actually measured value of the intake pipe pressure Pm by mounting the above equation (45) in the control device of the internal combustion engine will be described. The ECU 31 cannot calculate the integral term in the equation (45) as it is. Therefore, the integral term for the estimated value mt of the throttle passage air flow rate in the equation (45) is calculated by the following equation (46) discretized using the time t and the calculation interval Δt, and the intake pipe pressure Pm is calculated. The integral term is calculated by the following equation (47) discretized using time t and calculation interval Δt.
Figure 0004605042
Figure 0004605042

そして、スロットル通過空気流量の推定値mtについての積分項に関しては、時刻tにおけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t)が式(46)に代入され、これにより時刻tにおけるスロットル通過空気流量の推定値mtについての積分項の値mtint(t)が算出される。また、吸気管内圧力Pmについての積分項に関しては、時刻tにおける吸気管内圧力Pm(t)が式(47)に代入され、これにより時刻tにおける吸気管内圧力Pmについての積分項の値hint(t)が算出される。なお、いずれの積分項の算出にあたっても、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが対象となるマップ領域に侵入したとき、すなわち時刻t0におけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t0)および吸気管内圧力Pm(t0)を初期値として上記式(46)および式(47)の計算が行われる。 Then, regarding the integral term for the estimated value mt of the throttle passing air flow rate, the estimated value mt (t) of the throttle passing air flow rate at time t is substituted into the equation (46), whereby the throttle passing air flow rate at time t is An integral term value mtint (t) for the estimated value mt is calculated. As for the integral term for the intake pipe internal pressure Pm, the intake pipe internal pressure Pm (t) at time t is substituted into the equation (47), whereby the integral term value hint (t) for the intake pipe internal pressure Pm at time t is obtained. ) Is calculated. In calculating any integral term, when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT enter the target map region, that is, the estimated value mt (t 0 ) of the throttle passage air flow at time t 0 . Further, the above equations (46) and (47) are calculated using the intake pipe pressure Pm (t 0 ) as an initial value.

そして、式(45)による誤差率αの算出は、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが対象となるマップ領域から離脱した後、すなわち時刻t1以降に行われる。式(46)についての初期値が時刻t0におけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t0)であることから、時刻t1におけるスロットル通過空気流量の推定値mtについての積分項の値mtint(t1)は時刻t0から時刻t1までのmtの積分値を表しており、また、式(47)についての初期値が時刻t0における吸気管内圧力Pm(t0)であることから、時刻t1における吸気管内圧力Pmについての積分項の値hint(t1)は時刻t0から時刻t1までのa・Pm+bの積分値を表している。このため、上記マップ領域における誤差率αは下記式(48)により算出せしめられる。

Figure 0004605042
Then, the calculation of the error rate α by the equation (45) is performed after the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT have departed from the target map area, that is, after the time t 1 . Since it is the throttle-passing air flow rate estimate mt (t 0) an initial value at time t 0 for formula (46), the value of the integral term for the estimated value mt of the throttle passage air flow rate at time t 1 mtint ( t 1 ) represents the integral value of mt from time t 0 to time t 1 , and the initial value for equation (47) is the intake pipe pressure Pm (t 0 ) at time t 0 . the value of the integral term for the intake pipe pressure Pm at time t 1 hint (t 1) represents an integral value of a · Pm + b from time t 0 to time t 1. Therefore, the error rate α in the map area is calculated by the following equation (48).
Figure 0004605042

ところで、上記説明では、吸気管内圧力センサ40によって実測された吸気管内圧力を用いて式(45)により誤差率αを算出することとしている。ところが、実際の吸気管部分23内の圧力は吸気脈動により大きく変動しており、吸気管内圧力センサ40によって実測される吸気管内圧力も図23に実線で示したように大きく変動する。一方、上述した吸気管モデルM20や吸気弁モデルM30では、吸気管部分23内に生じる圧力脈動を無視して吸気管部分23内の実際の圧力の1サイクル(本実施形態では、クランク角720°)当たりの平均値(以下、「サイクル間平均値」と称す。)を吸気管内圧力Pmとして用いている。また、吸気管内圧力センサ40の出力にはノイズが含まれてしまうことも多い。   By the way, in the above description, the error rate α is calculated by the equation (45) using the intake pipe pressure actually measured by the intake pipe pressure sensor 40. However, the actual pressure in the intake pipe portion 23 greatly fluctuates due to the intake pulsation, and the intake pipe pressure actually measured by the intake pipe pressure sensor 40 also fluctuates greatly as shown by the solid line in FIG. On the other hand, in the intake pipe model M20 and the intake valve model M30 described above, the pressure pulsation generated in the intake pipe portion 23 is ignored and one cycle of the actual pressure in the intake pipe portion 23 (in this embodiment, the crank angle is 720 °). ) Is used as the intake pipe pressure Pm (hereinafter referred to as “average value between cycles”). Further, the output of the intake pipe pressure sensor 40 often includes noise.

このため、吸気管内圧力センサ40によって実測された時刻t0および時刻t1における吸気管内圧力Pm(t0)およびPm(t1)を直接用いて誤差率αを算出すると、すなわち機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが或るマップ領域に侵入した時およびこのマップ領域から離脱した時に吸気管内圧力センサ40によって実測された吸気管内圧力Pmrを直接用いて誤差率αを算出すると、算出された誤差率αの値が不正確なものになってしまう場合がある。 Therefore, when the error rate α is calculated directly using the intake pipe pressures Pm (t 0 ) and Pm (t 1 ) at time t 0 and time t 1 measured by the intake pipe pressure sensor 40, that is, the engine speed NE. When the error rate α is calculated directly using the intake pipe pressure Pmr actually measured by the intake pipe pressure sensor 40 when the intake valve opening timing VVT enters or leaves a certain map area, the error rate α is calculated. The error rate α may become inaccurate.

そこで、本実施形態では、上述したように吸気管内圧力センサ40によって実測された吸気管内圧力Pmを直接用いて誤差率αを算出せずに、吸気管内圧力センサ40によって実測された吸気管内圧力のサイクル間平均値(図23中の破線)を用いて誤差率αを算出することとしている。すなわち、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが或るマップ領域に侵入した時を含むサイクルにおいて吸気管内圧力センサ40によって実測された吸気管内圧力のサイクル間平均値をこのマップ侵入時の吸気管内圧力Pmrとして用い、このマップ領域から離脱した時を含むサイクルにおいて吸気管内圧力センサ40によって実測された吸気管内圧力のサイクル間平均値をこのマップ離脱時の吸気管内圧力Pmrとして用いて、上記式(45)により誤差率αを算出する。   Therefore, in the present embodiment, as described above, the intake pipe pressure Pm actually measured by the intake pipe pressure sensor 40 is not directly used to calculate the error rate α, and the intake pipe pressure measured by the intake pipe pressure sensor 40 is not calculated. The error rate α is calculated using the average value between cycles (broken line in FIG. 23). That is, the average value of the intake pipe pressure measured by the intake pipe pressure sensor 40 in the cycle including the time when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT enter a certain map region is calculated as the intake air at the time of entering the map. Using the mean value between the cycles of the intake pipe pressure actually measured by the intake pipe pressure sensor 40 in the cycle including the time when the pipe pressure is deviated from the map area as the pipe pressure Pmr, the above formula is used. The error rate α is calculated from (45).

このように、式(45)に用いる吸気管内圧力Pmrとして吸気管内圧力センサ40によって検出された吸気管内圧力のサイクル間平均値を用いることにより、式(45)に入力される吸気管内圧力Pmrが、吸気管モデルM20や吸気弁モデルM30で用いられている吸気管内圧力Pmと同様に、吸気管部分23内に生じる圧力脈動の影響を排除した値となっており、よって式(45)によって正確に誤差率αを算出することができるようになる。また、誤差率αを算出するにあたって吸気管内圧力センサ40の出力に含まれているノイズの影響を抑制することができる。   As described above, by using the average value between the cycles of the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor 40 as the intake pipe pressure Pmr used in the expression (45), the intake pipe pressure Pmr input to the expression (45) is obtained. Similarly to the intake pipe pressure Pm used in the intake pipe model M20 and the intake valve model M30, the value excludes the influence of pressure pulsation generated in the intake pipe portion 23. Thus, the error rate α can be calculated. Further, it is possible to suppress the influence of noise included in the output of the intake pipe pressure sensor 40 in calculating the error rate α.

次に、上記実施形態の変更例について説明する。上記実施形態では、誤差率αを算出した後、この誤差率αを値aおよび値bに乗算して値a、bの両マップ値を同じ割合で修正している。しかしながら、値aおよび値bの両マップ値に必ずしも同程度の誤差が生じている場合ばかりではなく、値aのみの誤差が大きい場合や値bのみの誤差が大きい場合も存在する。したがって、値aおよび値bのマップ値を正確に修正するためには、値aおよび値bを同率で修正せずに、値aおよび値bを別々に修正する必要がある。   Next, a modified example of the above embodiment will be described. In the above embodiment, after calculating the error rate α, the value a and the value b are multiplied by the error rate α, and both map values a and b are corrected at the same rate. However, there are cases where the error of only the value a is large or the error of only the value b is large, as well as a case where an error of the same degree is not necessarily generated in both the map values of the value a and the value b. Therefore, in order to correct the map value of the value a and the value b accurately, it is necessary to correct the value a and the value b separately without correcting the value a and the value b at the same rate.

そこで、本変更例では、上述したように算出された誤差率αに基づいて値aおよび値bを別々に修正することとしている。本変更例では、まず、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが或るマップ領域にある場合において、上記式(45)に基づいて誤差率αを算出すると共に、誤差率αの算出における積分期間、すなわち機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが上記マップ領域にある期間中における吸気管内圧力Pmの平均値Pmaveを算出する。便宜上、このようにして算出された誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれα1、Pm1とする。その後、再び機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが上記マップ領域にある場合において、上述したように誤差率αと吸気管内圧力の平均値Pmaveを算出する。便宜上、このようにして算出された誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれα2、Pm2とする。 Therefore, in this modification, the value a and the value b are separately corrected based on the error rate α calculated as described above. In this modified example, first, when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in a certain map region, the error rate α is calculated based on the above equation (45), and the error rate α is calculated. An average value Pmave of the intake pipe pressure Pm during an integration period, that is, a period in which the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in the map region is calculated. For convenience, the error rate and the average value of the intake pipe pressure calculated in this way are α 1 and Pm 1 , respectively. Thereafter, when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are again in the map region, the error rate α and the average value Pmave of the intake pipe pressure are calculated as described above. For convenience, the error rate and the average value of the intake pipe pressure calculated in this way are α 2 and Pm 2 , respectively.

図24は、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが上記マップ領域にある場合における吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を示した図である。値a、bのマップ値が修正される前に吸気弁モデルM30によって算出される筒内吸入空気流量mcと吸気管内圧力Pmとの関係は、例えば、図24に実線で示された関係になっている。   FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the intake pipe pressure Pm and the cylinder intake air flow rate mc when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in the map region. The relationship between the in-cylinder intake air flow rate mc and the intake pipe pressure Pm calculated by the intake valve model M30 before the map values of the values a and b are corrected is, for example, the relationship indicated by the solid line in FIG. ing.

ここで、上述したようにして算出された誤差率α1および吸気管内圧力Pm1を用いて算出されたα1(a・Pm1+b)は吸気管内圧力がPm1であるときの実際の筒内吸入空気流量を正確に表しており、また、誤差率α2および吸気管内圧力Pm2を用いて算出されたα2(a・Pm2+b)は吸気管内圧力がPm2であるときの実際の筒内吸入空気流量を正確に表している。このことから、点(Pm1、α1(a・Pm1+b))および点(Pm2、α2(a・Pm2+b))の二点を通る直線(図24中の破線)は、吸気管内圧力と実際の筒内吸入空気流量との関係を比較的正確に表していると考えられる。 Here, α 1 (a · Pm 1 + b) calculated using the error rate α 1 calculated as described above and the intake pipe pressure Pm 1 is the actual cylinder when the intake pipe pressure is Pm 1. The internal intake air flow rate is accurately represented, and α 2 (a · Pm 2 + b) calculated using the error rate α 2 and the intake pipe pressure Pm 2 is an actual value when the intake pipe pressure is Pm 2. This accurately represents the in-cylinder intake air flow rate. From this, a straight line (broken line in FIG. 24) passing through the two points of the point (Pm 1 , α 1 (a · Pm 1 + b)) and the point (Pm 2 , α 2 (a · Pm 2 + b)) is It is considered that the relationship between the intake pipe pressure and the actual in-cylinder intake air flow rate is expressed relatively accurately.

したがって、値a、bのマップ値を修正することで吸気管内圧力Pmと吸気弁モデルM30によって算出される筒内吸入空気流量mcとの関係を、上記二点を通る直線とすることで、吸気弁モデルM30によって算出される筒内吸入空気流量の推定値mcを実際の筒内吸入空気流量とほぼ等しい値にすることができる。   Therefore, by correcting the map values of the values a and b, the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc calculated by the intake valve model M30 is a straight line passing through the above two points, so that the intake air The estimated value mc of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the valve model M30 can be set to a value substantially equal to the actual in-cylinder intake air flow rate.

そこで、本実施形態では、上述した誤差率α1、α2および吸気管内圧力Pm1、Pm2を用いることで、値a、bのマップ値を下記式(49)、(50)により修正することとしている。なお、式(49)、(50)において、値a’および値b’はそれぞれ修正後のマップ値を示している。

Figure 0004605042
Figure 0004605042
Therefore, in the present embodiment, the map values of the values a and b are corrected by the following equations (49) and (50) by using the error rates α 1 and α 2 and the intake pipe pressures Pm 1 and Pm 2 described above. I am going to do that. In equations (49) and (50), value a ′ and value b ′ indicate the map values after correction.
Figure 0004605042
Figure 0004605042

このように値a、bのマップ値を修正することで、修正後の値a’および値b’のマップ値を用いた吸気弁モデルM30によって算出される筒内吸入空気流量mcは実際の筒内空乳空気流量とほぼ等しい値となっている。したがって、本変更例によれば、値aおよび値bのマップ値を別々に修正することができ、これにより値aおよび値bのマップ値を正確に修正することができるようになる。   By correcting the map values of the values a and b in this manner, the cylinder intake air flow rate mc calculated by the intake valve model M30 using the map values of the corrected values a ′ and b ′ is the actual cylinder. The value is almost equal to the internal milk air flow rate. Therefore, according to this modified example, the map values of the value a and the value b can be corrected separately, whereby the map values of the value a and the value b can be corrected accurately.

本発明の吸入空気量推定装置を搭載した内燃機関全体を示す図である。It is a figure which shows the whole internal combustion engine carrying the intake air amount estimation apparatus of this invention. 図1に示したエアフロメータの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the air flow meter shown in FIG. 図2に示したエアフロメータの熱線計量部の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the heat ray measuring part of the air flow meter shown in FIG. エアフロメータの出力電圧とエアフロ通過空気流量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output voltage of an airflow meter, and an airflow passage air flow rate. エアモデルのブロック図である。It is a block diagram of an air model. スロットル弁開度と流量係数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a throttle-valve opening degree and a flow coefficient. スロットル弁開度と開口断面積との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a throttle-valve opening degree and opening cross-sectional area. 関数Φ(Pm/Pa)を示す図である。It is a figure which shows function (PHI) (Pm / Pa). スロットルモデルの基本概念を示す図である。It is a figure which shows the basic concept of a throttle model. 吸気管モデルの基本概念を示す図である。It is a figure which shows the basic concept of an intake pipe model. 吸気弁モデルの基本概念を示す図である。It is a figure which shows the basic concept of an intake valve model. 筒内充填ガス量および筒内吸気ガス量の定義に関する図である。It is a figure regarding the definition of the cylinder filling gas amount and the cylinder intake gas amount. スロットルモデルの修正操作を示す図である。It is a figure which shows correction operation of a throttle model. スロットル通過空気流量と完全放熱量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a throttle passage air flow rate and complete heat dissipation. 遅れ放熱量の和とエアフロメータの予想出力値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sum of delayed heat dissipation, and the estimated output value of an airflow meter. スロットル弁開度と空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。It is a time chart with the value of various parameters regarding a throttle valve opening and an air flow rate. スロットル弁開度に基づいて定められた流量係数のマップを示すである。It is a map of the flow coefficient determined based on the throttle valve opening. スロットル弁開度と空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。It is a time chart with the value of various parameters regarding a throttle valve opening and an air flow rate. 図18の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. 初期値応答とゼロ応答とを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an initial value response and a zero response. 機関回転数および吸気弁開弁時期に基づいて定められた値a、bのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of the values a and b defined based on the engine speed and the intake valve opening timing. 吸気管内圧力、機関回転数、吸気弁開弁時期のタイムチャートである。4 is a time chart of intake pipe pressure, engine speed, and intake valve opening timing. 吸気管内圧力のタイムチャートである。It is a time chart of the pressure in an intake pipe. 吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the pressure in an intake pipe and the in-cylinder intake air flow rate.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
5 燃焼室
6 吸気弁
7 吸気ポート
8 排気弁
11 燃料噴射弁
14 吸気枝管
15 サージタンク
16 吸気管
19 スロットル弁
23 吸気管部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 5 Combustion chamber 6 Intake valve 7 Intake port 8 Exhaust valve 11 Fuel injection valve 14 Intake branch pipe 15 Surge tank 16 Intake pipe 19 Throttle valve 23 Intake pipe part

Claims (4)

スロットル弁開度と吸気管内圧力とを用いてスロットル通過空気流量の推定値を算出するスロットルモデル計算式によって算出されるスロットル通過空気流量の推定値を用いて筒内充填空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置において、
スロットル通過空気流量が一定であるときには該スロットル通過空気流量に対応する出力値を出力し、スロットル通過空気流量が変化したときには所定の遅れをもってスロットル通過空気流量に対応する出力値を出力するエアフロメータと、
スロットル通過空気流量が変化したときに、現在のスロットル弁開度と現在の吸気管内圧力とを用いて上記スロットルモデル計算式によって算出される現在のスロットル通過空気流量の推定値と、所定時間前のスロットル弁開度と所定時間前の吸気管内圧力とを用いて上記スロットルモデル計算式によって算出される所定時間前のスロットル通過空気流量の推定値とを用いて、エアフロメータによって出力されるであろう出力値をエアフロメータの出力値の予想値として算出する予想値算出手段と、
スロットル通過空気流量が変化したときに、エアフロメータの出力値とその予想値との間の誤差または誤差率に基づいて上記スロットルモデル計算式を修正する修正手段とを具備し、
所定時間前のスロットル通過空気流量の影響でエアフロメータの出力値に含まれている成分を該エアフロメータの出力値から除去した値を上記修正手段においてエアフロメータの出力値として用い、或いは、所定時間前のスロットル通過空気流量の影響で予想値に含まれている成分を該予想値から除去した値を上記修正手段において予想値として用いるようにした、内燃機関の吸入空気量推定装置。
An internal combustion engine that calculates an in-cylinder charged air amount using an estimated value of a throttle passing air flow rate calculated by a throttle model calculation formula that calculates an estimated value of a throttle passing air flow rate using a throttle valve opening and an intake pipe pressure In the intake air amount estimation device of
An air flow meter that outputs an output value corresponding to the throttle passing air flow rate when the throttle passing air flow rate is constant, and outputs an output value corresponding to the throttle passing air flow rate with a predetermined delay when the throttle passing air flow rate changes; ,
When the throttle passage air flow rate changes, the current throttle passage air flow rate estimated by the above throttle model calculation formula using the current throttle valve opening and the current intake pipe pressure, and a predetermined time before It will be output by the air flow meter using the estimated value of the throttle passage air flow before the predetermined time calculated by the throttle model calculation formula using the throttle valve opening and the intake pipe pressure before the predetermined time. An expected value calculating means for calculating the output value as an expected value of the output value of the air flow meter;
Correction means for correcting the throttle model calculation formula based on an error or an error rate between the output value of the air flow meter and its predicted value when the flow rate of air passing through the throttle changes,
A value obtained by removing a component contained in the output value of the air flow meter from the output value of the air flow meter due to the influence of the flow rate of air passing through the throttle before a predetermined time is used as the output value of the air flow meter in the correction means, or for a predetermined time An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, wherein a value obtained by removing a component included in an expected value due to the influence of a previous throttle passage air flow rate is used as an expected value in the correcting means.
上記スロットルモデル計算式にパラメータとして流量係数が用いられており、該流量係数として機関運転領域毎に定められたマップ値が用いられ、上記修正手段は機関運転状態が特定の機関運転領域内にある間のエアフロメータの出力値とその予想値との間の誤差または誤差率に基づいて上記特定の機関運転領域に対応する流量係数のマップ値を修正することによって上記スロットルモデル計算式を修正する、請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 A flow coefficient is used as a parameter in the throttle model calculation formula, and a map value determined for each engine operation region is used as the flow coefficient, and the correction means has an engine operation state within a specific engine operation region. Correcting the throttle model calculation formula by correcting the map value of the flow coefficient corresponding to the specific engine operating region based on the error or error rate between the output value of the air flow meter and its predicted value between The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 1. 上記予想値算出手段が所定の初期値を用いて予想値を算出し、上記修正手段が所定時間前のスロットル通過空気流量の影響で予想値に含まれている成分を該予想値から除去した値を用いる場合に、機関運転状態が特定の機関運転領域内となったときのエアフロメータの出力値またはそれに応答する値を上記初期値として用いて上記予想値算出手段によって算出される値を上記修正手段において予想値として用いる、請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 The predicted value calculation means calculates a predicted value using a predetermined initial value, and the correction means removes a component included in the predicted value from the predicted value due to the influence of the air flow rate through the throttle before a predetermined time. When the engine operating state is within a specific engine operating range, the output value of the air flow meter or the value corresponding thereto is used as the initial value to correct the value calculated by the predicted value calculating means. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 2, which is used as an expected value in the means. 上記修正手段が所定時間前のスロットル通過空気流量の影響でエアフロメータの出力値に含まれている成分を該エアフロメータの出力値から除去した値を用いる場合に、機関運転状態が特定の機関運転領域内となった時刻におけるエアフロメータの出力値から定まる初期値応答曲線における各時刻の値を対応する時刻のエアフロメータの出力値から減算した値を上記修正手段において上記各時刻のエアフロメータの出力値として用いる、請求項2または3に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。 When the correction means uses a value obtained by removing the component contained in the output value of the air flow meter due to the influence of the air flow rate through the throttle before a predetermined time from the output value of the air flow meter, the engine operation state is a specific engine operation state. A value obtained by subtracting the value of each time in the initial value response curve determined from the output value of the air flow meter at the time within the region from the output value of the air flow meter at the corresponding time is output by the correction means at the time of the air flow meter at each time. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3, which is used as a value.
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