JP4605049B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
近年、内燃機関の吸気系を流体力学等に基づいてモデル化し、そのモデルを用いて算出した運転パラメータの値に基づいて内燃機関を制御する装置が検討されている。このような装置では、例えば内燃機関の吸気系についてスロットルモデル、吸気管モデル、吸気弁モデル等を構築し、これら各モデルを用いることによりスロットル弁開度、大気圧および大気温度等から筒内充填空気流量等を算出して、これに基づいて内燃機関の制御(例えば、燃料噴射量の制御等)を行うようにしている。 In recent years, an apparatus for modeling an intake system of an internal combustion engine based on fluid dynamics and the like and controlling the internal combustion engine based on values of operating parameters calculated using the model has been studied. In such a device, for example, a throttle model, an intake pipe model, an intake valve model, etc. are constructed for the intake system of an internal combustion engine, and by using these models, in-cylinder filling is performed from the throttle valve opening, atmospheric pressure, atmospheric temperature, etc. An air flow rate or the like is calculated, and based on this, the internal combustion engine is controlled (for example, control of the fuel injection amount, etc.).
ところが、初期状態では実際の吸気系を比較的正確にモデル化していた場合であっても、例えば長期間の間に徐々にスロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性が変化するような場合には、実際の吸気系とモデルとが一致しなくなってしまう。また、初期状態においてもスロットル弁や吸気弁等の特性は公差内でバラツキを生じており、必ずしも正確にモデルと一致していない場合がある。このため、スロットルモデルや吸気弁モデルでは、実際の吸気系とモデルとの間で誤差が生じ易い。 However, even when the actual intake system is modeled relatively accurately in the initial state, for example, when the operating characteristics and flow characteristics of the throttle valve, intake valve, etc. gradually change over a long period of time. The actual intake system and model will not match. Even in the initial state, the characteristics of the throttle valve, the intake valve, and the like vary within tolerances, and may not always exactly match the model. For this reason, in the throttle model and the intake valve model, an error is likely to occur between the actual intake system and the model.
そこで、内燃機関の運転中にスロットルモデルや吸気弁モデルを修正することが検討されている。例えば特許文献1に記載の装置では、吸気管モデルのモデル計算式を用いて算出された吸気管内圧力の推定値と吸気管内圧力センサ等によって実測された吸気管内圧力の実測値とに基づいて吸気弁モデルのモデル計算式を修正するようにしている。これは、吸気管モデルのモデル計算式には吸気弁モデルのモデル計算式を用いて算出された筒内吸入空気流量の値が利用されることから、吸気弁モデルのモデル計算式に誤差が生じると吸気管モデルのモデル計算式を用いて算出された吸気管内圧力の推定値にも誤差が生じるためである。
Therefore, it has been studied to modify the throttle model and the intake valve model during the operation of the internal combustion engine. For example, in the device described in
このように、内燃機関の運転中にスロットルモデルや吸気弁モデル等を修正することにより、長期間の間にスロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性が変化したり初期状態においてスロットル弁や吸気弁等の特性にバラツキが生じたりしても、実際の吸気系とモデルとを一致させることができる。 In this way, by modifying the throttle model, intake valve model, etc. during operation of the internal combustion engine, the operating characteristics and flow characteristics of the throttle valve, intake valve, etc. change over a long period of time, Even if the characteristics of the intake valve or the like vary, the actual intake system and the model can be matched.
ところで、上述したようなスロットルモデル、吸気管モデル、吸気弁モデル等の各モデルにおいてスロットル弁周り、吸気管内および吸気弁周り等の実際の流体の流れを忠実に表そうとすると計算負荷が極めて高くなるため、これらモデルは実際の流体の流れの近似モデルとされている。このため、内燃機関の吸気系をモデル化する際には機関運転領域によっては近似誤差が生じる(以下、「モデル化近似誤差」と称す)。このようなモデル化近似誤差は一般に比較的小さいため、各モデルにおいてはモデル化近似誤差を修正せずにモデル計算式による計算が行われることが多い。 By the way, in each model such as the throttle model, the intake pipe model, and the intake valve model as described above, the calculation load is extremely high if it tries to faithfully represent the actual fluid flow around the throttle valve, in the intake pipe, and around the intake valve. Therefore, these models are approximate models of actual fluid flow. For this reason, when modeling the intake system of the internal combustion engine, an approximation error occurs depending on the engine operating region (hereinafter referred to as “modeling approximation error”). Since such modeling approximation error is generally relatively small, each model is often calculated using a model calculation formula without correcting the modeling approximation error.
ところが、上記特許文献1に記載の装置のように、スロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性の変化および初期状態における吸気弁等の特性のバラツキを補償するために吸気弁モデル等の修正を行うと、このような特性変化やバラツキによって生じた誤差に加えてモデル化近似誤差をも修正してしまうことになる。
However, as in the device described in
ここで、吸気弁モデル等の修正は一般に全ての機関運転領域について均一に行われるのに対して、モデル化近似誤差は全ての機関運転領域に亘って均一に生じるものではなく特定の機関運転領域のみにおいて大きくなる場合が多い。このため、モデル化近似誤差の大きい機関運転領域においてモデル化近似誤差を除去するようにモデルの修正を行うと、モデル化近似誤差の小さい機関運転領域においてはむしろモデルが実際の吸気系から乖離してしまうことになり、過剰修正となってしまう場合がある。 Here, the correction of the intake valve model or the like is generally performed uniformly in all engine operation regions, whereas the modeling approximation error does not occur uniformly in all engine operation regions, but a specific engine operation region. In many cases, it becomes large only. For this reason, if the model is modified so that the modeling approximation error is removed in the engine operation region where the modeling approximation error is large, the model will rather deviate from the actual intake system in the engine operation region where the modeling approximation error is small. May be overcorrected.
そこで、本発明は、モデル化近似誤差を考慮して過剰修正とならないように内燃機関の吸気系モデルを修正することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can correct an intake system model of the internal combustion engine so as not to over-correct in consideration of modeling approximation error.
上記課題を解決するために、第1の発明では、第一運転パラメータの値を検出または推定する第一運転パラメータ推定手段と、上記第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化し、上記第一運転パラメータ推定手段によって検出または推定された第一運転パラメータの値に基づいてモデル計算式を用いて第二運転パラメータの値を推定する第二運転パラメータ推定手段と、上記第二運転パラメータ推定手段によって推定された第二運転パラメータの値に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備する内燃機関の制御装置において、上記第二運転パラメータ推定手段のモデル計算式を修正するモデル修正手段を更に具備し、上記モデル修正手段は、第一運転パラメータの所定の値に対応する第二運転パラメータの実際の値と該第一運転パラメータの所定の値に基づいて上記第二運転パラメータ推定手段によって算出された第二運転パラメータの推定値との適合誤差から、第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化するのに伴って生じるモデル化近似誤差を除去した修正誤差に基づいて上記モデル計算式の修正を行う。
第1の発明によれば、適合誤差からモデル化近似誤差を除去したものに基づいてモデル計算式の修正が行われるため、スロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性の変化および初期状態における吸気弁等の特性のバラツキのみを補償するように、すなわちモデル化近似誤差を除去しないようにモデル計算式の修正を行うことができる。
In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, the first operation parameter estimation means for detecting or estimating the value of the first operation parameter, and the relationship between the first operation parameter and the second operation parameter are modeled, Second operating parameter estimating means for estimating the value of the second operating parameter using a model calculation formula based on the value of the first operating parameter detected or estimated by the first operating parameter estimating means; and the second operating parameter In a control device for an internal combustion engine comprising an engine control means for controlling the internal combustion engine based on a value of a second operation parameter estimated by the estimation means, a model correction for correcting a model calculation formula of the second operation parameter estimation means Means for correcting the actual value of the second operating parameter corresponding to the predetermined value of the first operating parameter. The relationship between the first operating parameter and the second operating parameter from the fitting error between the value and the estimated value of the second operating parameter calculated by the second operating parameter estimating means based on the predetermined value of the first operating parameter The model calculation formula is corrected on the basis of a correction error from which a modeling approximation error caused by modeling the above is eliminated.
According to the first aspect of the invention, the model calculation formula is corrected on the basis of the approximation error obtained by removing the modeling approximation error. Therefore, the operating characteristics and the flow characteristics of the throttle valve, the intake valve, etc. It is possible to correct the model calculation formula so as to compensate only for variations in characteristics of the intake valve or the like, that is, not to remove the modeling approximation error.
第2の発明では、第1の発明において、上記モデル化近似誤差が予め定められた誤差以上になると予想される機関運転領域では上記モデル修正手段による上記モデル計算式の修正を行わない。 In the second invention, in the first invention, the model calculation formula is not corrected by the model correcting means in the engine operation region where the modeling approximation error is expected to be greater than or equal to a predetermined error.
第3の発明では、第1または第2の発明において、上記第一運転パラメータが吸気管内圧力であり、上記第二運転パラメータが筒内吸入空気流量である。 In a third invention, in the first or second invention, the first operating parameter is an intake pipe pressure, and the second operating parameter is a cylinder intake air flow rate.
本発明によれば、モデル化近似誤差を考慮して過剰修正とならないように内燃機関の吸気系モデルを修正することができる内燃機関の制御装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine that can correct an intake system model of the internal combustion engine so as not to over-correct in consideration of modeling approximation error.
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
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
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
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15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
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
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
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
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
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2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2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のモデル計算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. 2, 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
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のモデル計算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
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のモデル計算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 in the model calculation formula, 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2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. 2, 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3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4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。
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 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. 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 the 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.
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5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。
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6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
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。
ここで、吸気管モデルM20について図7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。
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。
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。
上述した吸気弁モデルM30について図8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
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
ここで、筒内吸入空気流量mcについて、図9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9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9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9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9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9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. 9 when the internal combustion engine has four cylinders. In FIG. 9, the horizontal axis represents the rotation angle of the crankshaft, and the vertical axis represents the flow rate of air actually flowing from the
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
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。
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.
また、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2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計算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 of FIG. 2, the cylinder intake charge amount is calculated by sequential calculation from the start of the engine using a model calculation formula that inputs only the throttle valve opening θt, the atmospheric temperature Ta, and the atmospheric pressure Pa. The For this reason, if an error occurs 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.
ここで、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等)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バラツキなどにより誤差(以下、「経年・製作誤差」と称す)が生じている場合がある。そこで、本実施形態では、実測値に基づいて各要素モデルに生じている経年・製作誤差を補償すべく各要素モデルを修正するようにしている。 Here, considering each element model of the air model (throttle model M10, intake pipe model M20, intake valve model M30, etc.), even if there is no error in the modeling itself, changes in characteristics and manufacturing tolerances due to use. There may be an error (hereinafter referred to as “aging / manufacturing error”) due to variations due to the above. Therefore, in the present embodiment, each element model is modified to compensate for aging and manufacturing errors occurring in each element model based on the actually measured values.
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バラツキや、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、バラツキ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、経年・製作誤差が生じやすいスロットルモデルM10および吸気弁モデルM30について機関運転中に実測値に基づいてモデル計算式を修正することが必要である。 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 characteristic changes due to variations and use are unlikely to occur. There is no need to modify this model. Therefore, it is necessary to correct the model formula for the throttle model M10 and the intake valve model M30, which are likely to cause aging and manufacturing errors, based on actual measurement values during engine operation.
そこで、本実施形態では機関運転中の実測値に基づいて吸気弁モデルM30の修正を行うこととしている。特に、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、吸気管内圧力等を、それぞれエアフロメータ41、スロットル弁開度センサ44、吸気管内圧力センサ40等で実測し、これらの値を用いて図2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。以下では、吸気弁モデルM30の修正方法について説明する。
Therefore, in the present embodiment, the intake valve model M30 is corrected based on the actually measured value during engine operation. In particular, in the present embodiment, the actual actual airflow passing air flow rate, throttle valve opening, intake pipe pressure, and the like are measured by the
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aは比例係数であり、またbは燃焼室5内に残存していた既燃ガスを表す適合値である。これら適合値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)等の機関運転状態に応じて定まる適合値である。このため、適合値a、bは後述するようなマップ領域毎に、例えば機関回転数NEおよび吸気弁6の開弁時期VVT等毎に、予め実験的にまたは計算により算出され、図10(a)および図10(b)に示したようにマップとしてECU31に保存される。そして機関運転時においては吸気弁モデルM30で上記式(7)の計算をするにあたり、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の指示値等に基づいて上記マップを用いて適合値a、bが算出される。なお、図10(a)は適合値aのマップを、図10(b)は適合値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。
As described above, “a” used in the equation (7) of the intake valve model M30 is a proportional coefficient, and “b” is a conforming value representing the burned gas remaining in the
ところが、これら適合値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バラツキなどにより経年・製作誤差が生じる場合がある。このように、適合値a、bに経年・製作誤差が生じている場合には、吸気弁モデルM30の式(7)による筒内吸入空気流量の推定値mcの算出を正確に行うために、適合値a、bを修正していく必要がある。 However, these conforming values a and b may have aging and manufacturing errors due to changes in characteristics due to use and variations due to manufacturing tolerances as described above. Thus, in the case where there are aging and manufacturing errors in the conforming values a and b, in order to accurately calculate the estimated value mc of the in-cylinder intake air flow rate by the equation (7) of the intake valve model M30, It is necessary to correct the conforming values a and b.
ここで、本実施形態では、上述したように適合値a、bがマップ領域毎に定められている。図10に示した例では、適合値a、bは、マップ領域(例えば、図10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。したがって適合値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。 Here, in the present embodiment, the adaptation values a and b are determined for each map area as described above. In the example shown in FIG. 10, the conforming values a and b are obtained for each map area (for example, the shaded portion in FIG. 10 represents one map area), that is, the engine speed at a constant interval and the constant interval. It is determined for each intake valve opening timing. Therefore, the adaptation values a and b must be corrected for each map area.
そこで、本実施形態では、吸気弁モデルM30の式(7)で用いられる適合値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NE0からNE1の間であって且つ吸気弁開弁時期VVTがVVT0からVVT1の間であるマップ領域)にある場合における適合値a、b(すなわち、図10におけるマップ値aij、bij)の修正方法について説明する。 Therefore, in the present embodiment, the adaptation values a and b used in the equation (7) of the intake valve model M30 are corrected for each map area. Hereinafter, 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 0 and NE 1 and the intake valve opening timing VVT is from VVT 0. A method of correcting the conforming values a and b (that is, the map values a ij and b ij in FIG. 10) in the case of being in the map area between VVT 1 will be described.
図11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VVT0とVVT1との間の値となっている。 FIG. 11 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 0 and VVT 1 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の式(7)の計算をするにあたっては、マップ領域Bに対応した適合値a、b(すなわち、マップ値aij、bij)が用いられる。 Thus, the VVT engine rotational speed NE and the intake valve opening timing, the time t 0 before rather than in the map region B, at time t 0 over the time t 0 with entering the map area B to time t 1 It is in 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. Then, when the values of the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are within the map region B, that is, from time t 0 to time t 1 , the expression (7) of the intake valve model M30 is calculated. In this case, matching values a and b (that is, map values a ij and b ij ) corresponding to the map area B 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(13)のように表せる。
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時間的変化量は下記式(14)のように表せる。特に、吸気管内圧力センサ40により吸気管内圧力の実測値Pmrが検出されているため、式(14)において吸気管内圧力の実測値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時間的変化量を正確に算出することができる。なお、式(14)においてPmr(t0)は時刻t0における吸気管内圧力の実測値を、Pmr(t1)は時刻t1における吸気管内圧力の実測値をそれぞれ示している。
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、実質的な変数がスロットル通過空気流量mtのみであるため、スロットルモデルM10またはエアフロメータ43等によってスロットル通過空気流量mtを正確に算出または検出することができれば吸気管部分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(15)により算出することができる。
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時間的変化量が上記式(14)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(15)でそれぞれ正確に算出されることから、式(15)から式(14)を減算した下記式(16)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。
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(すなわち、式(7))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(17)のように表せる。そして、式(16)および式(17)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。
ところが、吸気弁モデルM30のモデル計算式(7)に誤差があると、式(16)と式(17)とによって算出された値は一致しない。特に上記式(17)では吸気管内圧力として吸気管内圧力センサ40により検出された吸気管内圧力の実測値Pmrが用いられていることを考慮すると、式(16)と式(17)とが一致しない場合は式(7)で用いられる適合値a、bに誤差があると考えられる。
However, if there is an error in the model calculation formula (7) of the intake valve model M30, the values calculated by the formula (16) and the formula (17) do not match. In particular, in the above formula (17), considering that the actual value Pmr of the intake pipe pressure detected by the intake
そこで、本実施形態では、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に対する実際の筒内吸入空気流量の誤差率(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の推定値。以下、「適合誤差率」と称す)をαとする。この適合誤差率αを式(17)に乗算して算出された値と式(16)によって算出された値とは等しくなるため、下記式(18)が成立する。そして、式(18)を適合誤差率αについて解くと、適合誤差率αは下記式(19)のように表せる。
このようにして算出された適合誤差率αは、機関運転状態が特定のマップ領域にある場合、例えば機関回転数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、本実施形態では、マップ領域Bに対応する適合値a、b(すなわち、マップ値aij、bij)に誤差率αを乗算したものをマップ領域Bに対応する新たな適合値a’、b’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)に用いられる適合値a、b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。すなわち、吸気弁モデルM30が実際の吸気弁周りの吸気系にほぼ一致するように修正される。 The adaptation error rate α calculated in this way is the actual in-cylinder intake when the engine operating state is in a specific map region, for example, when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in the map region B. It represents the error rate between the air flow rate and the estimated value mc of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the intake valve model M30. In order to compensate for the error in the in-cylinder intake air flow rate, in this embodiment, the matching values a and b (that is, the map values a ij and b ij ) corresponding to the map region B are multiplied by the error rate α. It is assumed that the new matching values a ′ and b ′ corresponding to the map area B are set (a ij ′ = α · a ij , b ij ′ = α · b ij ). In this way, by correcting the adaptation values a and b used in the equation (7) of the intake valve model M30, the estimated value mc of the cylinder intake air flow rate calculated by the intake valve model M30 is changed to the actual cylinder intake air. The value can be approximately equal to the flow rate. That is, the intake valve model M30 is corrected so as to substantially match the intake system around the actual intake valve.
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)が特定のマップ領域(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マップ領域に対応する適合値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適合値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 map area (for example, the map area 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 adaptation values a and b corresponding to the specific map 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 in a transient operation, the map values of the adaptation 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適合値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 of the intake pipe pressure calculated by the intake pipe model M20 is calculated using the estimated value 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 of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the intake valve model M30. If the map values of the adaptive values a and b are to be corrected, the 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)が特定のマップ領域(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適合値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マップ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、この特定のマップ領域に対応する適合値a、b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 pipe from when the engine operating state (for example, the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT) enters the specific map region (for example, the map region B) and then leaves. The actual value of the energy of the gas flowing out from the portion 23 (that is, the value calculated using the energy conservation law of the intake pipe portion 23) and the value calculated using the intake valve model M30 of the energy of such gas And the map values of the matching values a and b are corrected so that these values match. Thus, by comparing the total amount of energy of the gas flowing out from the
次に、上記式(19)に基づい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の実測値Pmrから適合誤差率αを算出する場合について説明する。ECU31では式(19)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(19)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(20)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(21)によって算出される。
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(20)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、吸気管内圧力の実測値Pmr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の実測値Pmr(t)が式(21)に代入され、これにより時刻tにおける吸気管内圧力の実測値Pmr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の実測値Pmr(t0)を初期値として上記式(20)および式(21)の計算が行われる。 As for 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 the time t is substituted into the equation (20). An integral term value mtint (t) for the estimated value mt is calculated. Regarding the integral term for the actual measured value Pmr of the intake pipe pressure, the actual measured value Pmr (t) of the intake pipe pressure at time t is substituted into the equation (21), whereby the actual measured value Pmr of the intake pipe pressure at time t. The integral term value hint (t) for 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 . Then, the above formula (20) and formula (21) are calculated using the actual measurement value Pmr (t 0 ) of the intake pipe pressure as an initial value.
そして、式(19)による適合誤差率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(20)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(21)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の実測値Pmr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適合誤差率αは下記式(22)により算出せしめられる。
ところで、上記説明では、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実測値を用いて式(19)により適合誤差率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によって検出される吸気管内圧力も図12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 adaptation error rate α is calculated by the equation (19) using the actual value of the intake pipe pressure detected by the intake
このため、吸気管内圧力センサ40によって検出された時刻t0および時刻t1における吸気管内圧力の実測値Pmr(t0)およびPmr(t1)を直接用いて適合誤差率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によって検出された吸気管内圧力の実測値Pmrを直接用いて適合誤差率αを算出すると、算出された適合誤差率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 adaptation error rate α is calculated by directly using the actually measured values Pmr (t 0 ) and Pmr (t 1 ) of the intake pipe pressure at time t 0 and time t 1 detected by the intake
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によって検出された吸気管内圧力の実測値Pmrを直接用いて適合誤差率αを算出せずに、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実測値のサイクル間平均値(図12中の破線)を用いて適合誤差率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によって検出された吸気管内圧力の実測値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の実測値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によって検出された吸気管内圧力の実測値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の実測値Pmrとして用いて、上記式(19)により適合誤差率αを算出する。
Therefore, in the present embodiment, as described above, the actual value Pmr of the intake pipe pressure detected by the intake
このように、式(19)に用いる吸気管内圧力の実測値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実測値のサイクル間平均値を用いることにより、式(19)に入力される吸気管内圧力の実測値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(19)によって正確に適合誤差率αを算出することができるようになる。また、適合誤差率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。
In this way, by using the average value between cycles of the actually measured value of the intake pipe pressure detected by the intake
ところで、上記説明では、適合値a、bについて吸気管内圧力Pmの値に関わらず一定の場合を示している。しかしながら、マップ領域によっては、マップ領域が同じであっても吸気管内圧力Pmが或る所定圧力Pmk未満の場合(Pm<Pmk)とそれ以上の場合(Pm≧Pmk)とでそれぞれ異なる二つの値(例えば、a1、b1およびa2、b2)をとるようにすることによって、筒内吸入空気流量mcをより正確に求めることが可能な場合があることがわかっている。すなわち、上記式(7)を下記式(23)のようにすることによって筒内吸入空気流量mcをより正確に算出することが可能となる。なお、この場合、これら二つの式で表される直線は、Pm=Pmkの点において接続される。図13中の実線は式(23)を図示したものである。
吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を上記式(23)で表される二直線で近似することによって筒内吸入空気流量mcをより正確に算出することが可能となるのは、特に吸気弁6と排気弁7とが共に開いている期間(すなわち、バルブオーバーラップ)がある場合等において既燃ガスが吸気ポート7に逆流することに関連するものと考えられる。すなわち、バルブオーバーラップがある場合において吸気管内圧力Pmが所定圧力Pmk以上であるときには吸気管内圧力Pmが高いほど既燃ガスの逆流が顕著に減少するため、所定圧力Pmk未満であるときと比較してaの値は大きくなると共にbの値は小さくなる。
The cylinder intake air flow rate mc can be more accurately calculated by approximating the relationship between the intake pipe pressure Pm and the cylinder intake air flow rate mc with the two straight lines represented by the above equation (23). In particular, it is considered that the burnt gas flows back to the intake port 7 particularly when there is a period in which both the
ただし、図13に実線で示したように吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を上記式(23)で表される二直線で近似した場合であっても、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して誤差が生じていることが多い。すなわち、吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を上記二直線で近似した場合、図13に示したようにPm=Pmkの点(すなわち、これら二直線の連結点)において傾き(筒内吸入空気流量の変化量/吸気管内圧力の変化量)が急激に変化している。しかしながら、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係では図13に破線で示したようにその傾きが徐々に変化する。このため、吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を上記式(23)で表される二直線で近似した場合には、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して図13の実線と破線との間の間隔に相当する誤差が生じる。すなわち、吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を上記式(23)で表される二直線で近似するようにモデル化するのに伴って図13の実線と破線との間の間隔に相当するモデル化近似誤差(図13中のErrm)が生じている。モデル化近似誤差は、図13から分かるように、Pm=Pmkの点近傍において、すなわち二直線間の屈曲点近傍において特に大きなものとなっている。 However, even if the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc is approximated by the two straight lines expressed by the above equation (23) as shown by the solid line in FIG. An error often occurs with respect to the relationship between the pressure and the in-cylinder intake air flow rate. That is, when the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc is approximated by the above two straight lines, as shown in FIG. The amount of change in the cylinder intake air flow rate / the amount of change in the intake pipe pressure) changes rapidly. However, in the relationship between the actual intake pipe pressure and in-cylinder intake air flow rate, the inclination gradually changes as shown by the broken line in FIG. Therefore, when the relationship between the intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate is approximated by the two straight lines expressed by the above equation (23), the relationship between the actual intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate is Thus, an error corresponding to the interval between the solid line and the broken line in FIG. 13 occurs. That is, when the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc is modeled so as to be approximated by the two straight lines represented by the above equation (23), A modeling approximation error (Errm in FIG. 13) corresponding to the interval occurs. As can be seen from FIG. 13, the modeling approximation error is particularly large in the vicinity of the point Pm = Pmk, that is, in the vicinity of the bending point between two straight lines.
しかしながら、このようなモデル化近似誤差は、比較的小さいものであるため、吸気弁モデルM30により吸気管内圧力Pmに基づいて筒内吸入空気流量mcを算出するにあたって許容範囲内であり、逆に斯かるモデル化近似誤差を除去するように吸気弁モデルのモデル計算式を作成すると、吸気弁モデルによって筒内吸入空気流量を算出するための計算負荷が極めて大きいものになってしまう。このため、本実施形態では、このような吸気弁モデルのモデル化近似誤差を除去せずに上記式(23)を用いて吸気管内圧力Pmに基づいて筒内吸入空気流量mcを算出することとしている。 However, since such modeling approximation error is relatively small, it is within an allowable range in calculating the cylinder intake air flow rate mc based on the intake pipe pressure Pm by the intake valve model M30. If the model calculation formula of the intake valve model is created so as to eliminate such modeling approximation error, the calculation load for calculating the cylinder intake air flow rate by the intake valve model becomes extremely large. For this reason, in the present embodiment, the in-cylinder intake air flow rate mc is calculated based on the intake pipe pressure Pm using the above equation (23) without removing such modeling approximation error of the intake valve model. Yes.
ところで、このように吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を二直線で表すようにモデル化した場合、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実測値Pmrに基づいて上述したように吸気弁モデルM30のモデル計算式を修正すると、すなわち吸気管内圧力Pmrに基づいて上記式(23)の適合値a1、a2、b1、b2を修正すると、修正操作に伴って吸気弁モデルM30のモデル計算式に表される吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係が、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係から乖離してしまう場合がある。以下、このことについて説明する。
When the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc is modeled as two straight lines, the intake pipe pressure is detected based on the actual measured value Pmr detected by the intake
吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を式(23)のように二直線で表すようにモデル化した機関運転領域において適合値a1、a2、b1、b2の修正を行う方法としては、上述した修正方法と同様な方法が考えられる。すなわち、上記式(19)を用いて機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが或る特定のマップ領域にある場合における適合誤差率αを算出し、その後上記特定のマップ領域に対応する適合値a1、a2、b1、b2に適合誤差率αを乗算したものを新たな適合値a1、a2、b1、b2とする(a1=α・a1、a2=α・a2、b1=α・b1、b2=α・b2)ことが考えられる。 Correction of applicable values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 in the engine operating region in which the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc is represented by two straight lines as shown in Equation (23). As a method for performing the above, a method similar to the above-described correction method can be considered. That is, using the above equation (19), the adaptation error rate α is calculated when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in a certain specific map area, and then the adaptation corresponding to the specific map area is performed. The values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 multiplied by the adaptation error rate α are used as new adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 (a 1 = α · a 1 , a 2 = Α · a 2 , b 1 = α · b 1 , b 2 = α · b 2 ).
図14は、図13と同様に吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を表す図である。例えば、現在の式(23)で表される吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係が図14に実線Aで示したような関係となっていて、且つ実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係が図14に一点鎖線Bで示したような関係となっている場合を考える。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the intake pipe pressure Pm and the cylinder intake air flow rate mc, as in FIG. For example, the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc represented by the current equation (23) is as shown by a solid line A in FIG. Consider a case where the relationship with the in-cylinder intake air flow rate is as shown by a one-dot chain line B in FIG.
この場合、式(23)で表される吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係が、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に適するように、すなわち図14に破線Cで示したような関係(以下、「修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係」と称す)となるように式(23)の適合値a1、a2、b1、b2を修正する必要がある。ここで、吸気管内圧力Pmが上記Pmkから離れたPm1であるときに上述したように適合誤差率αを算出して、この適合誤差率αに基づいて上述したように適合値a1、a2、b1、b2を修正すると、修正された適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)によって表される吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係は図14に破線Cで示したような関係となる。 In this case, the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc expressed by the equation (23) is suitable for the actual relationship between the intake pipe pressure and the in-cylinder intake air flow rate, that is, in FIG. Applicable values a 1 , a 2 , b 1 of equation (23) so that the relationship shown by the broken line C (hereinafter referred to as “the relationship between the corrected target intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate”) is obtained. B 2 need to be corrected. Here, when the intake pipe pressure Pm is Pm 1 away from the Pmk, the adaptation error rate α is calculated as described above, and the adaptation values a 1 , a as described above are calculated based on the adaptation error rate α. 2 , b 1 , b 2 are corrected, the intake pipe pressure Pm and the cylinder intake air flow rate mc represented by the equation (23) using the corrected adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 The relationship is as shown by the broken line C in FIG.
すなわち、吸気管内圧力PmがPm1であるときの適合誤差率αに基づいて上述したように適合値a1、a2、b1、b2を修正すると、Pm1に基づいて修正前の適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)により算出される筒内吸入空気流量mc1(図中の実線A上の点)と、吸気管内圧力PmがPm1であるときの実際の筒内吸入空気流量mc1’(図中の一点鎖線B上の点)との間の誤差(以下、「適合誤差Erra」と称す)を除去するように適合値a1、a2、b1、b2が修正される。そして、吸気管内圧力PmがPm1である場合には上述したようなモデル化近似誤差Errmがほとんど存在しないため、適合誤差Erraにはモデル化近似誤差Errmがほとんど含まれていない。よって適合誤差Erraを除去するように(すなわち、適合誤差率αに基づいて)適合値a1、a2、b1、b2を修正することにより、修正された適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)によって表される吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係は図14に破線Cで示したような関係となる。したがって、吸気管内圧力Pmが上記Pmkから離れた領域にあるときに算出された適合誤差率αに基づいて適合値a1、a2、b1、b2を修正した場合にはこれら適合値a1、a2、b1、b2を適切に修正することができる。 That is, when the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 are corrected as described above based on the adaptation error rate α when the intake pipe pressure Pm is Pm 1 , the adaptation before correction is performed based on Pm 1. The in-cylinder intake air flow rate mc 1 (point on the solid line A in the figure) calculated by the equation (23) using the values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 , and the intake pipe pressure Pm is Pm 1 . A fitting value a 1 so as to remove an error (hereinafter referred to as “fitting error Errra”) with respect to an actual in-cylinder intake air flow rate mc 1 ′ (a point on the chain line B in the figure) at a certain time, a 2 , b 1 , b 2 are corrected. When the intake pipe pressure Pm is Pm 1 , the modeling approximation error Errm hardly exists as described above. Therefore, the adaptation error Errra hardly includes the modeling approximation error Errm. Thus, the modified adaptation values a 1 , a 2 , b 2 are modified by modifying the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 so as to eliminate the adaptation error Era (ie based on the adaptation error rate α). The relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc represented by Expression (23) using b 1 and b 2 is as shown by a broken line C in FIG. Therefore, when the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 are corrected based on the adaptation error rate α calculated when the intake pipe pressure Pm is in a region away from the Pmk, these adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 can be appropriately corrected.
一方、吸気管内圧力Pmが上記Pmk近傍のPm2であるときに上述したように適合誤差率αを算出して、この適合誤差率αに基づいて適合値a1、a2、b1、b2を修正すると、修正された適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)によって表される吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係は図14に二点鎖線Dで示したような関係となってしまう。 On the other hand, when the intake pipe pressure Pm is Pm 2 in the vicinity of the Pmk, the adaptation error rate α is calculated as described above, and the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b are calculated based on the adaptation error rate α. When 2 is corrected, the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc represented by the equation (23) using the corrected adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 is shown in FIG. The relationship is as shown by the two-dot chain line D.
すなわち、吸気管内圧力PmがPm2であるときには上述したようなモデル化近似誤差Errmが存在しており、適合誤差Erraにはモデル化近似誤差Errmが含まれている。よって適合誤差Erraを除去するように適合値a1、a2、b1、b2を修正すると、除去する必要のないモデル化近似誤差Errmまで除去されてしまい、その結果、修正された適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)によって表される吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係は図14に二点鎖線Dで示したような関係となってしまう。したがって、吸気管内圧力PmがPm2であるときに算出された適合誤差率αに基づいて適合値a1、a2、b1、b2を修正した場合にはこれら適合値a1、a2、b1、b2を適切に修正することができず、過剰な修正となってしまう。 That is, when the intake pipe pressure Pm is Pm 2 , the modeling approximation error Errm as described above exists, and the adaptation error Erra includes the modeling approximation error Errm. Therefore, when the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 are corrected so as to remove the adaptation error Erra, the modeled approximation error Errm that does not need to be removed is removed, and as a result, the corrected adaptation value is corrected. The relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate mc expressed by the equation (23) using a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 is as shown by a two-dot chain line D in FIG. End up. Therefore, when the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 are corrected based on the adaptation error rate α calculated when the intake pipe pressure Pm is Pm 2 , these adaptation values a 1 , a 2 , B 1 and b 2 cannot be corrected appropriately, resulting in excessive correction.
そこで、本実施形態では、モデル計算式の修正、すなわち吸気弁モデルM30の適合値a1、a2、b1、b2の修正を、適合誤差Erra中に含まれるモデル化近似誤差Errmを除去したものに基づいて行うこととしている。以下、本実施形態におけるモデル計算式の修正方法について説明する。 Therefore, in the present embodiment, the model calculation formula is corrected, that is, the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 of the intake valve model M30 are corrected, and the modeling approximation error Errm included in the adaptation error Errra is removed. I will do it based on what I did. Hereinafter, a method of correcting the model calculation formula in the present embodiment will be described.
上述したように算出された任意の吸気管内圧力Pm(以下では、吸気管内圧力がPm2である場合について説明する)における適合誤差率αは、その吸気管内圧力Pm2に基づいて修正前の適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)により算出された筒内吸入空気流量mc2と、その吸気管内圧力Pm2に対応する実際の筒内吸入空気流量mc2’との比率を示している(α=mc2’/mc2)。 The adaptation error rate α at an arbitrary intake pipe pressure Pm calculated as described above (hereinafter, the case where the intake pipe pressure is Pm 2 ) is determined based on the intake pipe pressure Pm 2 before the correction. value a 1, a 2, b 1 , b 2 a cylinder intake air flow rate mc 2 calculated by equation (23) using its intake pipe in actual in-cylinder intake corresponding to the pressure Pm 2 air flow rate mc 2 (Α = mc 2 '/ mc 2 ).
一方、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に一致するように修正された適合値a1’、a2’、b1’、b2’を用いた式(23)により上記任意の吸気管内圧力Pm2に基づいて算出された筒内吸入空気流量mc2’’と、その吸気管内圧力Pm2に対応する実際の筒内吸入空気流量mc2’との比率をモデル化近似誤差率βとする。このモデル化近似誤差率βの求め方については後述する。 On the other hand, according to the equation (23) using the adaptation values a 1 ′, a 2 ′, b 1 ′, b 2 ′ modified so as to match the relationship between the corrected target intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate. modeling the ratio of the arbitrary intake pipe pressure Pm 2 cylinder intake air flow rate mc 2 calculated based on 'and' and its intake pipe actual cylinder intake air flow rate corresponding to the pressure Pm 2 mc 2 ' The approximate error rate β is assumed. A method for obtaining the modeled approximate error rate β will be described later.
このようにモデル化近似誤差率βを設定すると、修正前の適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)により任意の吸気管内圧力Pm2に基づいて算出された筒内吸入空気流量mc2に適合誤差率αを乗算した値と、修正された適合値a1’、a2’、b1’、b2’を用いた式(23)により上記任意の吸気管内圧力Pm2に基づいて算出された筒内吸入空気流量mc2’’にモデル化近似誤差率βを乗算した値とは、いずれも上記任意の吸気管内圧力Pm2に対応する実際の筒内吸入空気流量mc2’を示しているため、下記式(24)が成立する。そして、これを変形すると下記式(25)のように表せる。
ここで、α/βを修正誤差率γとすると(γ=α/β)、修正誤差率γは、吸気管内圧力がPm2であるときにおいて、修正前の適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)により算出された筒内吸入空気流量mc2と、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に適応するように修正された適合値a1’、a2’、b1’、b2’を用いた式(23)により算出された筒内吸入空気流量mc2’’との比率を表している。このような関係は吸気管内圧力がPm2であるときに限らず、吸気管内圧力の全ての領域において成立すると考えられる。そこで、本実施形態では、修正前の適合値a1、a2、b1、b2に修正誤差率γを乗算したものを新たな適合値とすることとしている(a1’=γ・a1、a2’=γ・a2、b1’=γ・b1、b2’=γ・b2)。 Here, when α / β is a correction error rate γ (γ = α / β), the correction error rate γ is an adaptation value a 1 , a 2 , b before correction when the intake pipe pressure is Pm 2. 1, b-cylinder intake air flow rate mc 2 calculated by equation (23) using 2, corrected target corrected adaptation values a to accommodate the relationship between the intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate This represents the ratio to the in-cylinder intake air flow rate mc 2 ″ calculated by the equation (23) using 1 ′, a 2 ′, b 1 ′, b 2 ′. Such a relationship is not limited to when the intake pipe pressure is Pm 2 , but is considered to hold in all regions of the intake pipe pressure. Therefore, in the present embodiment, a new adaptation value is obtained by multiplying the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 before correction by the correction error rate γ (a 1 ′ = γ · a 1 , a 2 ′ = γ · a 2 , b 1 ′ = γ · b 1 , b 2 ′ = γ · b 2 ).
ここで、モデル化近似誤差率βは、吸気弁モデルM30において吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を上記式(23)で表される二直線で近似するようにモデル化するのに伴って実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して生じる誤差率を表している(すなわち、図14および図15における一点鎖線Bに対する破線Cの誤差率を表している)。このモデル化近似誤差率βは、基本的に吸気弁モデルM30を作成した時点で機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVT等毎に定まることから、吸気弁モデルM30の作成後に機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVT等毎に実験によりまたは計算により求められる。そして、図15(b)に示したようなマップとしてECU31のROM34に記憶されている。 Here, the modeling approximation error rate β is modeled so that the relationship between the intake pipe pressure Pm and the cylinder intake air flow rate mc in the intake valve model M30 is approximated by the two straight lines represented by the above equation (23). Represents the error rate generated with respect to the relationship between the actual intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate (that is, the error rate of the broken line C with respect to the alternate long and short dash line B in FIGS. 14 and 15). ). This modeling approximate error rate β is basically determined for each engine speed NE, intake valve opening timing VVT, and the like when the intake valve model M30 is created. Therefore, the engine speed NE is created after the intake valve model M30 is created. Also, it is obtained by experiment or calculation for each intake valve opening timing VVT or the like. And it is memorize | stored in ROM34 of ECU31 as a map as shown in FIG.15 (b).
このように、本実施形態によれば、適合誤差に基づいて吸気弁モデルM30の修正を行うのではなく、適合誤差からモデル化近似誤差を除去したものに基づいて吸気弁モデルM30の修正を行うこととしている。すなわち、本実施形態では、適合誤差率をモデル化近似誤差率で除算したものに基づいて吸気弁モデルM30のモデル計算式(23)に用いられる適合値a1、a2、b1、b2を修正することとしている。これにより、モデル化近似誤差の大きい機関運転領域においても吸気弁モデルM30を適切に修正することができるようになる。 Thus, according to the present embodiment, the intake valve model M30 is not corrected based on the adaptation error, but the intake valve model M30 is corrected based on the model error obtained by removing the modeling approximation error. I am going to do that. That is, in the present embodiment, the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 used for the model calculation formula (23) of the intake valve model M30 based on the adaptation error rate divided by the modeling approximate error rate. Is going to be fixed. As a result, the intake valve model M30 can be appropriately corrected even in the engine operation region where the modeling approximation error is large.
図16は、吸気弁モデルM30のモデル計算式(23)で用いられる適合値a1、a2、b1、b2の修正操作の制御ルーチンを示すフローチャートである。各ルーチンは一定の時間間隔毎の割り込みによって実行される。 FIG. 16 is a flowchart showing a control routine of a correction operation for the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 used in the model calculation formula (23) of the intake valve model M30. Each routine is executed by interruption every certain time interval.
まず、ステップ101において、機関回転数NE、吸気弁開弁時期VVTおよび吸気管内圧力の実測値Pmrがそれぞれクランク角センサ47からの出力信号、吸気弁制御装置13への入力信号および吸気管内圧力センサ40からの出力信号に基づいて検出される。次いで、ステップ102において、ステップ101で検出された機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTに基づいて前回の制御ルーチンから今回の制御ルーチンまでの間にマップ領域が移動したか否かが判定される。ステップ101においてマップ領域が移動していないと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。
First, in
一方、ステップ101においてマップ領域が移動したと判定された場合、すなわち機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが前回の制御ルーチンにおけるマップ領域(以下、「直前のマップ領域」と称す)から離脱したと判定された場合には、ステップ103へと進む。ステップ103では、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが直前のマップ領域内にあったときの吸気管内圧力の実測値Pmr、スロットル通過空気流量mt等に基づいて上記式(19)により適合誤差率αが算出される。次いで、ステップ104では、直前のマップ領域に対応する機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTと、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが直前のマップ領域にあったときの吸気管内圧力の実測値Pmrの平均値とに基づいて図15(b)に示したマップを用いてモデル化近似誤差率βが算出される。次いで、ステップ105では、適合誤差率αをモデル化近似誤差率βで除算したものが修正誤差率γとされる(γ=α/β)。
On the other hand, if it is determined in
ステップ106では、ステップ105で算出された修正誤差率γを現在の適合値a1、a2、b1、b2に乗算したものが新たな適合値a1、a2、b1、b2とされる(a1=γ・a1、a2=γ・a2、b1=γ・b1、b2=γ・b2)。
In
なお、上記実施形態では、適合誤差Erra中に含まれるモデル化近似誤差Errmを除去したものに基づいて吸気弁モデルM30の適合値a1、a2、b1、b2の修正を行うにあたり、適合誤差率αをモデル化近似誤差率βで除算したものを吸気弁モデルM30の適合値a1、a2、b1、b2に乗算している。しかしながら、適合誤差Erraからモデル化近似誤差Errmを除去する方法は上記方法に限られず、例えば下記のような方法を用いてもよい。 In the above embodiment, the correction values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 of the intake valve model M30 are corrected based on the modeled approximation error Errm included in the adaptation error Erra. The adaptive error rate α divided by the modeled approximate error rate β is multiplied by the adaptive values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 of the intake valve model M30. However, the method of removing the modeling approximation error Errm from the fitting error Erra is not limited to the above method, and for example, the following method may be used.
すなわち、上記実施形態ではモデル化近似誤差Errmを除去するにあたりモデル化近似誤差率βを利用しているが、その代わりにモデル化近似誤差量β’を用いてもよい。ここで、モデル化近似誤差量β’は、吸気弁モデルM30において吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量mcとの関係を上記式(23)で表される二直線で近似するようにモデル化するのに伴って実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して生じる誤差量を表している(すなわち、図14における一点鎖線Bと破線Cとの間の誤差量を表している)。このモデル化近似誤差量β’は、モデル化近似誤差率βと同様に、吸気弁モデルM30の作成後に機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVT等毎に実験によりまたは計算により求められマップとしてECU31のROM34に記憶される。
That is, in the above embodiment, the modeled approximation error rate β is used to remove the modeled approximation error Errm, but a modeled approximation error amount β ′ may be used instead. Here, the modeling approximate error amount β ′ is modeled so that the relationship between the intake pipe pressure Pm and the cylinder intake air flow rate mc in the intake valve model M30 is approximated by two straight lines represented by the above equation (23). As a result, an error amount generated with respect to the relationship between the actual intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate is represented (that is, the error amount between the alternate long and short dash line B and the broken line C in FIG. 14 is represented. ) This modeled approximate error amount β ′ is obtained as a map obtained by experiment or calculation for each engine speed NE, intake valve opening timing VVT, etc. after the intake valve model M30 is created, similarly to the modeled approximate error rate β. It is stored in the
そして内燃機関の運転時において、任意の吸気管内圧力Pm(以下では、吸気管内圧力がPm2である場合について説明する)における適合誤差率αを算出すると共に、その任意の吸気管内圧力Pm2に基づいて修正前のa1、a2、b1、b2を用いた式(23)により筒内吸入空気流量mc2を算出する(mc2=a2・Pm2+b2)。更に、その吸気管内圧力Pm2に対応する実際の筒内吸入空気流量mc2’を上記適合誤差率αと筒内吸入空気流量mc2に基づいて算出する(mc2’=α・mc2)。 During the operation of the internal combustion engine, an adaptation error rate α is calculated at an arbitrary intake pipe pressure Pm (hereinafter, the case where the intake pipe pressure is Pm 2 ), and the arbitrary intake pipe pressure Pm 2 is calculated. Based on this, the in-cylinder intake air flow rate mc 2 is calculated by the equation (23) using a 1 , a 2 , b 1 , b 2 before correction (mc 2 = a 2 · Pm 2 + b 2 ). Further, an actual in-cylinder intake air flow rate mc 2 ′ corresponding to the intake pipe pressure Pm 2 is calculated based on the adaptation error rate α and the in-cylinder intake air flow rate mc 2 (mc 2 ′ = α · mc 2 ). .
一方、上述したようにモデル化近似誤差量β’が図14および図15における一点鎖線Bに対する破線Cの誤差量を表していることから、上記任意の吸気管内圧力Pm2に対応するモデル化近似誤差量β’は、上記任意の吸気管内圧力Pm2であるときの実際の筒内吸入空気流量mc2’と、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に一致するように修正された適合値a1’、a2’、b1’、b2’を用いた式(23)により上記任意の吸気管内圧力Pm2に基づいて算出された筒内吸入空気流量mc2’’との差分を表している。したがって、筒内吸入空気流量mc2’’は、上述したようにして算出された実際の筒内吸入空気流量mc2’からモデル化近似誤差量β’を減算することによって求められる(mc2’’=mc2’−β’)。 On the other hand, since the modeling approximation error amount β ′ represents the error amount of the broken line C with respect to the alternate long and short dash line B in FIGS. 14 and 15 as described above, the modeling approximation corresponding to the arbitrary intake pipe pressure Pm 2 described above. The error amount β ′ matches the relationship between the actual in-cylinder intake air flow rate mc 2 ′ at the arbitrary intake pipe internal pressure Pm 2 and the corrected target intake pipe internal pressure and in-cylinder intake air flow rate. modified adaptation values a 1 ', a 2', b 1 ', b 2' formula with (23) by any of the above intake pipe pressure Pm 2 cylinder intake air flow rate mc 2 calculated based on ' It represents the difference with '. Therefore, the cylinder intake air flow rate mc 2 ″ is obtained by subtracting the modeling approximate error amount β ′ from the actual cylinder intake air flow rate mc 2 ′ calculated as described above (mc 2 ′). '= Mc 2 ' -β ').
ここで、修正誤差率γ’は、上述したようにmc2’’/mc2に等しいことから、下記式(26)のように表せる。これを、任意の吸気管内圧力Pmについて一般化した形で表すと、式(27)のようになる。そして、修正前の適合値a1、a2、b1、b2に修正誤差率γ’を乗算したものを新たな適合値とする(a1’=γ’・a1、a2’=γ’・a2、b1’=γ’・b1、b2’=γ’・b2)。このようにして適合誤差Erra中に含まれるモデル化近似誤差Errmを除去し、それに基づいて吸気弁モデルM30の適合値a1、a2、b1、b2の修正を行ってもよい。
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、修正誤差率γを算出した後、この修正誤差率γを適合値a1、a2、b1、b2に乗算してこれら適合値を同じ割合で修正している。しかしながら、適合値a1、a2、b1、b2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、適合値a1のみの誤差が大きい場合や、適合値b1のみの誤差が大きい場合も存在する。したがって、適合値a1、a2、b1、b2を的確に修正するためには、適合値a1、a2、b1、b2を同率で修正せずに、各適合値a1、a2、b1、b2毎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 the correction error rate γ is calculated, the correction error rate γ is multiplied by the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 to correct these adaptation values at the same rate. However, not only when the matching values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 have the same level of error, but also when the error only in the matching value a 1 is large, or the error only in the matching value b 1 There is also a large case. Therefore, in order to correct the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 accurately, the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 are not corrected at the same rate, but the respective adaptation values a 1 , A 2 , b 1 , b 2 must be corrected.
そこで、本変更例では、上述したように算出された修正誤差率γに基づいて適合値a1、a2、b1、b2を個別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、修正誤差率γ(または、修正誤差率γ’)を算出すると共に、修正誤差率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修正誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれγ1、Pm1とする。その後、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、再び上述したように修正誤差率γ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修正誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれγ2、Pm2とする。同様にして、更に二回修正誤差率γと吸気管内圧力の平均値Pmaveが算出され、このようにして算出された修正誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれγ3、Pm3およびγ4、Pm4とする。なお、Pm1およびPm2はPmk未満であり、Pm3およびPm4はPmk以上である。 Therefore, in the present modification, the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 are individually corrected based on the correction error rate γ 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 correction error rate γ (or the correction error rate γ ′) is calculated and the correction error rate α The average value Pmave of the intake pipe pressure Pm during the integration period in the calculation of the engine, that is, the period during which the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are in the map region is calculated. For convenience, the correction error rate and the average value of the intake pipe pressure calculated in this way are denoted by γ 1 and Pm 1 , respectively. Thereafter, when the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are within the map region, the correction error rate γ and the average value Pmave of the intake pipe pressure are calculated again as described above. For convenience, the correction error rate and the average value of the intake pipe pressure calculated in this way are denoted by γ 2 and Pm 2 , respectively. Similarly, the correction error rate γ and the average value Pmave of the intake pipe pressure are further calculated twice, and the correction error rate and the average value of the intake pipe pressure thus calculated are respectively expressed as γ 3 , Pm 3 and γ 4. , Pm 4 . Pm 1 and Pm 2 are less than Pmk, and Pm 3 and Pm 4 are Pmk or more.
図17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。適合値a1、a2、b1、b2が修正される前に吸気弁モデルM30の式(23)によって表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17に実線で示された関係になっている。 FIG. 17 is a graph 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 internal pressure Pm represented by the equation (23) of the intake valve model M30 before the adaptive values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 are corrected is shown in FIG. The relationship indicated by a solid line in FIG.
ここで、上述したようにして算出された修正誤差率γ1および吸気管内圧力Pm1を用いて算出されたγ1・(a1・Pm1+b1)は吸気管内圧力がPm1であるときの修正目標の筒内吸入空気流量を表しており、また、修正誤差率γ2、γ3、γ4および吸気管内圧力Pm2、Pm3、Pm4を用いて算出されたγ2・(a1・Pm2+b1)、γ3・(a2・Pm3+b2)、γ4・(a2・Pm4+b2)は吸気管内圧力がPm2、Pm3、Pm4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、γ1・(a2・Pm1+b2))、点(Pm2、γ2・(a2・Pm2+b2))、点(Pm3、γ3・(a1・Pm3+b1))および点(Pm4、γ4・(a1・Pm4+b1))を通る直線(図17中の破線)は、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に一致していると考えられる。したがって、修正後の適合値を用いた式(23)によって表される二直線が上記四点を通るように適合値a1、a2、b1、b2を修正することで、吸気弁モデルM30の式(23)によって表される吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係にほぼ正確に一致させることができる。 Here, γ 1 · (a 1 · Pm 1 + b 1 ) calculated using the corrected error rate γ 1 and the intake pipe pressure Pm 1 calculated as described above is when the intake pipe pressure is Pm 1. It represents the cylinder intake air flow rate of the corrected target, also modified error rate γ 2, γ 3, γ 4 and the intake pipe pressure Pm 2, Pm 3, Pm 4 γ 2 · is calculated using (a 1 · Pm 2 + b 1 ), γ 3 · (a 2 · Pm 3 + b 2 ), γ 4 · (a 2 · Pm 4 + b 2 ) are the values when the intake pipe pressure is Pm 2 , Pm 3 , Pm 4 It accurately represents the actual in-cylinder intake air flow rate. From this, the point (Pm 1 , γ 1 · (a 2 · Pm 1 + b 2 )), point (Pm 2 , γ 2 · (a 2 · Pm 2 + b 2 )), point (Pm 3 , γ 3 · (A 1 · Pm 3 + b 1 )) and the point (Pm 4 , γ 4 · (a 1 · Pm 4 + b 1 )) are straight lines (broken lines in FIG. 17) are the corrected target intake pipe pressure and in-cylinder This is considered to be consistent with the relationship with the intake air flow rate. Therefore, by correcting the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 so that the two straight lines represented by the equation (23) using the modified adaptation values pass through the four points, the intake valve model The relationship between the intake pipe pressure and the in-cylinder intake air flow rate represented by the equation (23) of M30 can be made to almost exactly match the relationship between the correction target intake pipe internal pressure and the in-cylinder intake air flow rate.
そこで、本実施形態では、上述した修正誤差率γ1、γ2、γ3、γ4および吸気管内圧力Pm1、Pm2、Pm3、Pm4を用いて、下記式(28)、式(29)、式(30)および式(31)により適合値a1、a2、b1、b2を修正することとしている。なお、これら式(28)、式(29)、式(30)および式(31)において、適合値a1’、a2’、b1’、b2’はそれぞれ修正後の適合値を示している。
このように適合値a1、a2、b1、b2を修正することで、適合値a1、a2、b1、b2を個別に修正することができ、これにより修正後の適合値a1、a2、b1、b2を用いた式(23)によって表される吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係にほぼ正確に一致させることができるようになる。 In this way, by adjusting the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 , the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , b 2 can be individually corrected. The relationship between the intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate expressed by the equation (23) using the values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 is expressed as follows: It becomes possible to match the relationship of the above almost accurately.
なお、本実施形態では、四つの異なる吸気管内圧力(Pm1〜Pm4)において修正誤差率γを算出しているが、これらは四つ以上であればいくつの吸気管内圧力Pmにおいて修正誤差率γを算出してもよい。また、これら吸気管内圧力Pm1〜Pm4のうち少なくとも二つはPmk未満であり、少なくとも二つはPmk以上であることが必要である。 In this embodiment, the correction error rate γ is calculated for four different intake pipe pressures (Pm 1 to Pm 4 ). However, if these are four or more, the correction error rate is set for any number of intake pipe pressures Pm. γ may be calculated. In addition, at least two of these intake pipe pressures Pm 1 to Pm 4 need to be less than Pmk, and at least two must be Pmk or more.
次に、本発明の第二実施形態の内燃機関の制御装置について説明する。図18に実線で示したように吸気管内圧力Pmと筒内吸入空気流量との関係を式(23)のように二直線で近似した場合、上述したように二直線の連結点近傍(図18の領域X)において、式(23)で算出された筒内吸入空気流量と実際の筒内吸入空気流量と間のモデル化近似誤差Errmが大きく、さらに図13等には示していないが吸気管内圧力の大きい領域(図中の領域Y)においてもモデル化近似誤差Errmが大きい。また、これら領域では、吸気管内圧力が僅かにずれただけでもモデル化近似誤差Errmが大きく変動してしまう。このため、上述したようにモデル化近似誤差Errmを除去しても、これら領域(すなわち領域X、Y)においては適切にモデル計算式を修正することができない場合がある。 Next, an internal combustion engine control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. When the relationship between the intake pipe pressure Pm and the in-cylinder intake air flow rate is approximated by two straight lines as shown in equation (23) as shown by the solid line in FIG. In the region X), the modeling approximation error Errm between the in-cylinder intake air flow rate calculated by the equation (23) and the actual in-cylinder intake air flow rate is large, and although not shown in FIG. The modeling approximation error Errm is also large in a region where the pressure is large (region Y in the figure). Further, in these regions, the modeling approximation error Errm greatly fluctuates even if the intake pipe pressure slightly shifts. For this reason, even if the modeling approximation error Errm is removed as described above, the model calculation formula may not be appropriately corrected in these regions (that is, the regions X and Y).
そこで、本実施形態では、モデル化近似誤差Errmが所定誤差以上である機関運転領域またはモデル化近似誤差率βやモデル化近似誤差量β’のマップにおいて吸気管内圧力の変化量に対するモデル化近似誤差率βやモデル化近似誤差量β’の変化量(以下、「モデル化近似誤差の変化量」と称す)が所定量以上である機関運転領域(以下、「修正禁止領域」と称す)においてはモデル計算式の修正を行わず、それ以外の機関運転領域(以下、「修正許容領域」と称す)においてのみモデル計算式の修正を行うようにしている。すなわち、図18に示したマップ領域では、領域Xおよび領域Yが修正禁止領域に該当し、これら領域においてはモデル計算式の修正を行わないようにしている。これにより、本実施形態によれば、的確にモデル計算式を修正することができる場合にのみモデル計算式の修正が行われる。 Therefore, in this embodiment, the modeling approximation error with respect to the amount of change in the intake pipe pressure in the engine operating region where the modeling approximation error Errm is equal to or greater than a predetermined error or the map of the modeling approximation error rate β and the modeling approximation error amount β ′. In an engine operating region (hereinafter referred to as “correction prohibited region”) in which the amount of change in the rate β and the modeling approximate error amount β ′ (hereinafter referred to as “modeled approximate error change amount”) is a predetermined amount or more. The model calculation formula is not corrected, and the model calculation formula is corrected only in other engine operation regions (hereinafter referred to as “correction allowable region”). That is, in the map area shown in FIG. 18, the area X and the area Y correspond to the correction prohibited areas, and the model calculation formula is not corrected in these areas. Thereby, according to the present embodiment, the model calculation formula is corrected only when the model calculation formula can be corrected accurately.
なお、このようにモデル化近似誤差Errmが大きい領域やモデル化近似誤差の変化量が大きい領域は各マップ領域毎に異なっている。したがって、例えば吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を一つの直線で近似することができるようなマップ領域ではモデル化近似誤差Errmが比較的小さく且つモデル化近似誤差の変化量も小さいため、ほとんどの領域においてモデル式の修正が行われる。その一方で、例えば機関回転数NEが高く且つ吸気弁開弁時期VVTが進角しているマップ領域では、モデル化近似誤差Errmが大きい領域やモデル化近似誤差の変化量が大きい領域が広い(すなわち、図18の領域Xおよび領域Yが広い)ため、かなりの領域においてモデル式の修正が行われない。 It should be noted that the area where the modeling approximation error Errm is large and the area where the modeling approximation error change is large differ for each map area. Therefore, for example, in the map region where the relationship between the intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate can be approximated by a single straight line, the modeling approximation error Errm is relatively small and the change amount of the modeling approximation error is also small. In most areas, the model formula is corrected. On the other hand, for example, in a map region where the engine speed NE is high and the intake valve opening timing VVT is advanced, a region where the modeling approximation error Errm is large or a region where the modeling approximation error is large is wide ( That is, since the area X and the area Y in FIG. 18 are wide), the model formula is not corrected in a considerable area.
図19は、本発明の第二実施形態の制御装置において吸気弁モデルM30のモデル計算式(23)で用いられる適合値a1、a2、b1、b2の修正操作の制御ルーチンを示すフローチャートである。各ルーチンは一定の時間間隔毎の割り込みによって実行される。図19に示したフローチャートでは、ステップ121、122、124〜127が図16に示したステップ101〜106と同様であるため説明を省略する。
FIG. 19 shows a control routine for a correction operation of the adaptation values a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 used in the model calculation formula (23) of the intake valve model M30 in the control device of the second embodiment of the present invention. It is a flowchart. Each routine is executed by interruption every certain time interval. In the flowchart shown in FIG. 19,
ステップ123では、ステップ121で検出された直前のマップ領域に対応する機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTと、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが直前のマップ領域にあったときの吸気管内圧力の実測値Pmrの平均値とに基づいて、修正許容領域であるか否かが判定される。ステップ123において、直前のマップ領域における機関回転数NE、吸気弁開弁時期VVTおよび吸気管内圧力の実測値Pmrの平均値が修正可能領域にないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられ、直前のマップ領域に対応する適合値a1、a2、b1、b2の修正は行われない。一方、ステップ123において、直前のマップ領域における機関回転数NE、吸気弁開弁時期VVTおよび吸気管内圧力の実測値Pmrの平均値が修正許容領域にあると判定された場合にはステップ124〜127へ進み、直前のマップ領域に対応する適合値a1、a2、b1、b2の修正が行われる。
In
なお、上記実施形態では、修正許容領域であるか修正禁止領域であるかの判断を、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTと、機関回転数NEおよび吸気弁開弁時期VVTが直前のマップ領域にあったときの吸気管内圧力の実測値Pmrの平均値とに基づいて行っているが、判断基準となる運転パラメータはこれらに限られず、例えばこれら運転パラメータに加えて、または吸気管内圧力の実測値Pmrの平均値の代わりに、スロットル開度TA等を用いても良い。 In the above-described embodiment, whether the engine is in the correction allowable region or the correction prohibited region is determined based on whether the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT, the engine speed NE and the intake valve opening timing VVT are immediately before. Although it is performed based on the average value of the actually measured value Pmr of the intake pipe pressure when it is in the map region, the operation parameter as a judgment criterion is not limited to these, for example, in addition to these operation parameters, or the intake pipe pressure Instead of the average value of the actual measurement value Pmr, the throttle opening degree TA or the like may be used.
次に、本発明の第二実施形態の変更例について説明する。上記実施形態では、適合値a1、a2、b1、b2の修正を行うにあたり、吸気管内圧力センサ40の出力を利用している。また、上述したように適合誤差率αの算出にあたってはスロットル通過空気流量mtが用いられる。スロットル通過空気流量mtを求める方法としてはスロットルモデルM10によって算出する方法とエアフロメータ43の出力を直接利用する方法が挙げられる。ここで、スロットルモデルM10を用いてスロットル通過空気流量mtを正確に算出するためには、エアフロメータ43の出力を利用してスロットルモデルM10のモデル式を修正する必要がある。このため、スロットル通過空気流量mtを正確に求めるためには、いずれの方法を用いた場合であってもエアフロメータ43の出力が利用することになる。換言すると、上記実施形態では、適合値a1、a2、b1、b2の修正を行うにあたり、エアフロメータ43の出力を利用していることになる。
Next, a modified example of the second embodiment of the present invention will be described. In the above embodiment, the output of the intake
ここで、吸気管内圧力センサ40やエアフロメータ43による吸気管内圧力や吸気管通過空気流量の検出精度は全ての機関運転領域において一定ではなく、検出精度の悪い機関運転領域が存在する。例えば、エアフロメータ43を例にとると、スロットル弁19のスロットル開度が大きいときには検出精度が悪いことがわかっている。これは、スロットル開度が大きい場合には吸気脈動により吸気管16内には逆流が発生する場合があるが、熱線式のエアフロメータ43では逆流を検出できず、逆流の空気の流れを順流の空気の流れとして吸気管通過空気流量を検出してしまうことによるものである。
Here, the detection accuracy of the intake pipe pressure and the intake pipe passage air flow rate by the intake
このように、センサ40、43等の検出精度が悪い場合にこれらセンサ40、43の出力を利用してモデル式の修正を行うと、的確にモデル式を修正することができない。そこで、本変更例では、吸気管内圧力センサの検出精度が所定精度よりも悪い機関運転領域ではモデル計算式の修正を行わないようにしている。これにより、本変更例によれば、的確にモデル計算式を修正することができる場合にのみモデル計算式の修正が行われる。
Thus, if the detection accuracy of the
なお、上記説明では、吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を式(23)のように二直線で近似した場合にのみモデル化近似誤差が存在し、斯かる場合にのみモデル化近似誤差を除去すべくモデル計算式の修正を行うこととしている。しかしながら、吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を一直線で近似した場合にも僅かながらモデル化近似誤差は存在するため、斯かる場合にも上述したようにモデル化近似誤差を除去すべくモデル計算式の修正を行ってもよい。 In the above description, there is a modeling approximation error only when the relationship between the intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate is approximated by two straight lines as shown in Equation (23). The model calculation formula is corrected to eliminate the error. However, there is a slight modeling approximation error even when the relationship between the intake pipe pressure and the cylinder intake air flow rate is approximated by a straight line. In this case as well, the modeling approximation error should be removed as described above. The model calculation formula may be corrected.
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
Claims (3)
上記第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化し、上記第一運転パラメータ推定手段によって検出または推定された第一運転パラメータの値に基づいてモデル計算式を用いて第二運転パラメータの値を推定する第二運転パラメータ推定手段と、
上記第二運転パラメータ推定手段によって推定された第二運転パラメータの値に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備する内燃機関の制御装置において、
上記第二運転パラメータ推定手段のモデル計算式を修正するモデル修正手段を更に具備し、
上記モデル修正手段は、第一運転パラメータの所定の値に対応する第二運転パラメータの実際の値と該第一運転パラメータの所定の値に基づいて上記第二運転パラメータ推定手段によって算出された第二運転パラメータの推定値との適合誤差から、第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化するのに伴って生じるモデル化近似誤差を除去した修正誤差に基づいて上記モデル計算式の修正を行う、内燃機関の制御装置。 First operation parameter estimation means for detecting or estimating a value of the first operation parameter;
The relationship between the first operating parameter and the second operating parameter is modeled, and the second operating parameter is calculated using a model calculation formula based on the value of the first operating parameter detected or estimated by the first operating parameter estimating means. Second operating parameter estimating means for estimating a value;
An internal combustion engine control device comprising engine control means for controlling the internal combustion engine based on the value of the second operation parameter estimated by the second operation parameter estimation means;
A model correcting means for correcting the model calculation formula of the second operating parameter estimating means;
The model correction means is configured to calculate the second operation parameter estimation means calculated by the second operation parameter estimation means based on the actual value of the second operation parameter corresponding to the predetermined value of the first operation parameter and the predetermined value of the first operation parameter. Based on the correction error obtained by removing the modeling approximation error caused by modeling the relationship between the first operation parameter and the second operation parameter from the fitting error with the estimated value of the two operation parameters, A control device for an internal combustion engine that performs correction.
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