JP4671068B2 - Internal combustion engine system control device - Google Patents

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Description

本発明は、吸気通路内の空気を圧縮するコンプレッサを有する過給機を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine system control apparatus that controls an internal combustion engine system including a supercharger having a compressor that compresses air in an intake passage.

この種の内燃機関システムを適切に制御するためには、コンプレッサ回転数や、気筒内に導入される空気の量(以下、「筒内空気量」と称する。)を、精度良く推定する必要がある。かかる観点から、この種の内燃機関システムを高精度で制御するための装置が、従来種々提案されている(例えば、特開2006−22763号公報、特開2006−70881号公報、特開2006−194107号公報、等参照。)。   In order to appropriately control this type of internal combustion engine system, it is necessary to accurately estimate the rotational speed of the compressor and the amount of air introduced into the cylinder (hereinafter referred to as “in-cylinder air amount”). is there. From this point of view, various devices for controlling this type of internal combustion engine system with high accuracy have been conventionally proposed (for example, JP 2006-22763 A, JP 2006-70881 A, JP 2006-2006 A). No. 194107, etc.).

これら従来の装置は、吸排気系における各要素や気体の挙動をモデル化したものに基づいて過給圧を推定し、この過給圧の推定値に基づいて筒内空気量を推定するようになっている。例えば、特開2006−22763号公報に開示された構成においては、推定あるいはセンサにより計測された排気パラメータと、タービンモデルとから、タービン動力が算出される。そして、算出されたタービン動力と、コンプレッサモデルとから、過給圧が算出される。   These conventional devices estimate the supercharging pressure based on a model of each element and gas behavior in the intake / exhaust system, and estimate the in-cylinder air amount based on the estimated value of the supercharging pressure. It has become. For example, in the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-22763, turbine power is calculated from exhaust parameters estimated or measured by sensors and a turbine model. Then, the supercharging pressure is calculated from the calculated turbine power and the compressor model.

排気温度等の排気パラメータは、機関運転状態に応じて幅広く変化する。よって、排気パラメータを精度よく推定することは困難である。また、排気温度やタービン回転数(=コンプレッサ回転数)の取得のために排気系にセンサを設けると、コストが増大する。   Exhaust parameters such as exhaust temperature vary widely depending on engine operating conditions. Therefore, it is difficult to accurately estimate the exhaust parameters. Further, if a sensor is provided in the exhaust system for obtaining the exhaust temperature and the turbine rotational speed (= compressor rotational speed), the cost increases.

したがって、排気パラメータの計測や推定を用いた従来の装置(例えば特開2006−22763号公報に開示されたもの等)においては、この種の内燃機関システムの制御を安価な装置構成で精度良く行うことは困難である。   Therefore, in a conventional apparatus using exhaust parameter measurement or estimation (for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-22763), this type of internal combustion engine system is accurately controlled with an inexpensive apparatus configuration. It is difficult.

本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、過給機を備える内燃機関システムを、安価な装置構成で、より高い精度にて制御することが可能な、内燃機関システム制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to address the above-described problems. In other words, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine system control device that can control an internal combustion engine system including a supercharger with higher accuracy with an inexpensive device configuration.

<構成>
本発明の適用対象である内燃機関システムは、内燃機関と、吸気通路と、スロットル弁と、過給機と、を備えている。また、この内燃機関システムは、インタークーラをさらに備え得る。
<Configuration>
An internal combustion engine system to which the present invention is applied includes an internal combustion engine, an intake passage, a throttle valve, and a supercharger. The internal combustion engine system may further include an intercooler.

前記吸気通路は、前記内燃機関の内部に設けられた気筒と接続されている。また、前記内燃機関には、前記吸気弁が設けられている。この吸気弁は、前記吸気通路における前記気筒との接続部である吸気ポートを開閉するようになっている。前記スロットル弁は、前記吸気通路に介装されていて、当該吸気通路における流路断面積を調整可能に構成されている。   The intake passage is connected to a cylinder provided in the internal combustion engine. The internal combustion engine is provided with the intake valve. This intake valve opens and closes an intake port which is a connection portion with the cylinder in the intake passage. The throttle valve is interposed in the intake passage, and is configured to be able to adjust a flow passage cross-sectional area in the intake passage.

前記過給機は、コンプレッサを有している。このコンプレッサは、前記吸気通路における前記スロットル弁よりも上流側にて、当該吸気通路内の空気を圧縮するように構成されている。前記インタークーラは、前記コンプレッサと前記スロットル弁との間に介装されていて、前記コンプレッサから流出する空気を冷却するようになっている。   The supercharger has a compressor. The compressor is configured to compress the air in the intake passage upstream of the throttle valve in the intake passage. The intercooler is interposed between the compressor and the throttle valve, and cools the air flowing out from the compressor.

本発明の内燃機関システム制御装置は、上述のような構成を有する内燃機関システムを制御する装置であって、その特徴は、筒内吸入空気流量取得手段と、過給圧取得手段と、暫定吸入空気量取得手段と、コンプレッサ回転数推定手段と、を備えたことにある。本発明の内燃機関システム制御装置は、また、暫定筒内吸入空気流量取得手段と、暫定過給圧取得手段と、コンプレッサ流出量取得手段と、をさらに備え得る。なお、「取得」は、算出あるいは推定と言い換えられ得る。   An internal combustion engine system control apparatus according to the present invention is an apparatus for controlling an internal combustion engine system having the above-described configuration, and is characterized by in-cylinder intake air flow rate acquisition means, supercharging pressure acquisition means, and provisional intake. There is provided an air amount acquisition means and a compressor rotation speed estimation means. The internal combustion engine system control apparatus according to the present invention may further include provisional in-cylinder intake air flow rate acquisition means, provisional supercharging pressure acquisition means, and compressor outflow amount acquisition means. Note that “acquisition” may be referred to as calculation or estimation.

前記筒内吸入空気流量取得手段は、吸気系(前記吸気通路と前記スロットル弁と前記コンプレッサと前記吸気弁とを含む:以下同様)における空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された計算モデルを用いて、筒内吸入空気流量(前記気筒内に流入する空気の流量:以下同様)を取得するようになっている。   The in-cylinder intake air flow rate acquisition means is a calculation model constructed based on a physical law relating to air behavior in an intake system (including the intake passage, the throttle valve, the compressor, and the intake valve; the same applies hereinafter). In-cylinder intake air flow rate (flow rate of air flowing into the cylinder: the same applies hereinafter) is obtained.

前記過給圧取得手段は、前記吸気系における空気の挙動に関する他の物理法則(上述の物理法則の一部を含み得る)に基づいて構築された他の計算モデル(上述の計算モデルの一部を含み得る)を用いて、過給圧(前記コンプレッサによって圧縮された空気の圧力に対応する値:以下同様)を取得するようになっている。   The supercharging pressure acquisition means may include another calculation model (part of the calculation model described above) constructed based on another physical law relating to the behavior of air in the intake system (which may include a part of the physical law described above). Is used to obtain a supercharging pressure (a value corresponding to the pressure of the air compressed by the compressor: the same applies hereinafter).

前記暫定吸入空気量取得手段は、吸気量−過給圧定常関係(前記内燃機関システムにおける定常運転状態での前記筒内吸入空気流量と前記過給圧との関係:以下同様)と、前記過給圧取得手段による過給圧取得値と、に基づいて、暫定吸入空気量(前記定常運転状態にて前記過給圧が前記過給圧取得値と一致すると仮定した場合の前記筒内吸入空気流量:以下同様)を取得するようになっている。   The provisional intake air amount acquisition means includes an intake air amount-supercharging pressure steady relationship (a relationship between the in-cylinder intake air flow rate and the supercharging pressure in a steady operation state in the internal combustion engine system; the same applies hereinafter), Based on the boost pressure acquired value by the boost pressure acquisition means, the provisional intake air amount (the cylinder intake air when it is assumed that the boost pressure matches the boost pressure acquired value in the steady operation state) Flow rate: the same applies below).

前記コンプレッサ回転数推定手段は、吸気量−回転数定常関係(前記定常運転状態での前記筒内吸入空気流量とコンプレッサ回転数との関係:以下同様)と、前記筒内吸入空気流量取得手段により取得された前記筒内吸入空気流量と、前記暫定吸入空気量と、に基づいて、前記コンプレッサ回転数を推定するようになっている。   The compressor rotation speed estimation means includes an intake air amount-rotation speed steady relationship (a relationship between the in-cylinder intake air flow rate and the compressor rotation speed in the steady operation state; the same applies hereinafter) and a in-cylinder intake air flow rate acquisition unit. The compressor rotational speed is estimated based on the acquired in-cylinder intake air flow rate and the provisional intake air amount.

前記暫定筒内吸入空気流量取得手段は、前記コンプレッサ回転数推定手段による回転数推定値と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、暫定筒内吸入空気流量(前記定常運転状態にて前記コンプレッサ回転数が前記回転数推定値と一致すると仮定した場合の前記筒内吸入空気流量:以下同様)を取得するようになっている。   The provisional in-cylinder intake air flow rate acquisition means is configured to determine the provisional in-cylinder intake air flow rate (in the steady operation state) based on the estimated rotational speed value by the compressor revolution speed estimation means and the intake air amount-revolution number steady relationship. Thus, the in-cylinder intake air flow rate (the same applies hereinafter) when it is assumed that the compressor rotational speed coincides with the rotational speed estimated value is acquired.

前記暫定過給圧取得手段は、前記吸気量−過給圧定常関係と、前記暫定筒内吸入空気流量と、に基づいて、暫定過給圧(前記過給圧の暫定値:以下同様)を取得するようになっている。   The provisional supercharging pressure acquisition means calculates a provisional supercharging pressure (provisional value of the supercharging pressure: the same applies hereinafter) based on the intake air amount-supercharging pressure steady relation and the provisional in-cylinder intake air flow rate. To get.

前記コンプレッサ流出量取得手段は、前記暫定筒内吸入空気流量と前記暫定過給圧と前記過給圧取得値と、に基づいて、コンプレッサ流出量(前記コンプレッサから流出する空気の流量:以下同様)を取得するようになっている。   The compressor outflow amount acquisition means is configured to generate a compressor outflow amount based on the provisional in-cylinder intake air flow rate, the provisional supercharging pressure, and the supercharging pressure acquisition value. To get to.

ここで、前記コンプレッサ回転数推定手段は、第一暫定回転数取得手段と、第二暫定回転数取得手段と、回転数推定値取得手段と、を備え得る。   Here, the compressor rotation speed estimation means may include a first temporary rotation speed acquisition means, a second temporary rotation speed acquisition means, and a rotation speed estimated value acquisition means.

前記第一暫定回転数取得手段は、前記筒内吸入空気流量取得手段により取得された前記筒内吸入空気流量と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、前記コンプレッサ回転数の暫定値である第一暫定回転数を取得するようになっている。   The first provisional rotational speed acquisition unit is configured to tentatively determine the compressor rotational speed based on the in-cylinder intake air flow rate acquired by the in-cylinder intake air flow rate acquisition unit and the intake air amount-rotational speed steady relationship. The first provisional rotational speed, which is a value, is acquired.

前記第二暫定回転数取得手段は、前記暫定吸入空気量と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、前記コンプレッサ回転数の他の暫定値である第二暫定回転数を取得するようになっている。   The second temporary rotational speed acquisition means acquires a second temporary rotational speed that is another temporary value of the compressor rotational speed based on the temporary intake air amount and the intake air amount-rotational speed steady relationship. It is like that.

前記回転数推定値取得手段は、前記第一暫定回転数及び前記第二暫定回転数に基づいて過渡的な前記コンプレッサ回転数の変化を推定することで、当該コンプレッサ回転数の推定値を取得するようになっている。   The rotational speed estimated value acquisition means acquires an estimated value of the compressor rotational speed by estimating a transient change in the compressor rotational speed based on the first temporary rotational speed and the second temporary rotational speed. It is like that.

この場合、前記コンプレッサ流出量取得手段は、前記暫定過給圧と前記過給圧取得値との偏差及び前記暫定筒内吸入空気流量に基づいて定まる係数と、前記偏差と、の積によって算出される補正値で、前記暫定筒内吸入空気流量を補正することで、前記コンプレッサ流出量を算出するようになっていてもよい。   In this case, the compressor outflow amount acquisition means is calculated by the product of the deviation between the provisional supercharging pressure and the supercharging pressure acquisition value and the coefficient determined based on the provisional cylinder intake air flow rate, and the deviation. The compressor outflow amount may be calculated by correcting the temporary in-cylinder intake air flow rate with a correction value.

一方、前記筒内吸入空気流量取得手段は、スロットル通過空気量取得手段と、吸気管内状態取得手段と、を備え得る。   On the other hand, the in-cylinder intake air flow rate acquisition unit may include a throttle passage air amount acquisition unit and an intake pipe internal state acquisition unit.

前記スロットル通過空気量取得手段は、スロットルモデル(前記スロットル弁における空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデル:以下同様)を用いてスロットル通過空気量(前記スロットル弁における空気の流量:以下同様)を、前記スロットル弁の開度に基づいて取得するようになっている。   The throttle passage air amount acquisition means uses a throttle model (the calculation model constructed based on a physical law relating to the behavior of air in the throttle valve: the same applies hereinafter) to the throttle passage air amount (the air flow rate in the throttle valve). : The same applies to the following) based on the opening of the throttle valve.

前記吸気管内状態取得手段は、吸気管モデル(前記吸気通路における前記スロットル弁よりも下流側の部分での空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデル:以下同様)を用いて、当該部分における空気の圧力及び温度である吸気管内圧力及び吸気管内温度を、前記スロットル通過空気量に基づいて取得するようになっている。   The intake pipe internal state acquisition means uses an intake pipe model (the calculation model constructed on the basis of a physical law related to the behavior of air in a portion downstream of the throttle valve in the intake passage: the same applies hereinafter) The intake pipe internal pressure and the intake pipe internal temperature, which are the pressure and temperature of the air in the portion, are acquired based on the throttle passage air amount.

この場合、前記筒内吸入空気流量取得手段は、吸気弁モデル(前記吸気弁における空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデル:以下同様)を用いて、前記筒内吸入空気流量を、前記吸気管内圧力及び前記吸気管内温度に基づいて取得するようになっている。   In this case, the in-cylinder intake air flow rate acquisition means uses the intake valve model (the calculation model constructed based on the physical law relating to the air behavior in the intake valve: the same applies hereinafter) to the in-cylinder intake air flow rate. Is acquired based on the intake pipe pressure and the intake pipe temperature.

また、前記過給圧取得手段は、インタークーラモデル(前記インタークーラ内の空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデル:以下同様)を用いて、前記過給圧を、前記スロットル通過空気量取得手段によって取得された前記スロットル通過空気量に基づいて取得するようになっていてもよい。   Further, the supercharging pressure acquisition means uses an intercooler model (the calculation model constructed based on a physical law relating to the behavior of air in the intercooler: the same applies hereinafter), the supercharging pressure is converted into the throttle It may be acquired based on the throttle passing air amount acquired by the passing air amount acquiring means.

なお、上述の各パラメータ(回転数、圧力、流量等。)は、これらに相当する他のパラメータに置き換えられ得る。例えば、前記筒内吸入空気流量や前記過給圧に代えて、これらに相当する他のパラメータが用いられ得る。また、前記コンプレッサの(単位時間あたりの)前記回転数に代えて、「回転速度」が用いられ得る。   It should be noted that the above-described parameters (rotation speed, pressure, flow rate, etc.) can be replaced with other parameters corresponding to these. For example, instead of the in-cylinder intake air flow rate and the supercharging pressure, other parameters corresponding to these can be used. Also, “rotational speed” may be used instead of the rotational speed (per unit time) of the compressor.

<課題解決原理の概要>
一般に、前記過給機の単体としては、前記コンプレッサ流出量と前記過給圧との関係は前記コンプレッサ回転数に応じて様々に変化する。
<Outline of problem solving principle>
In general, as a single supercharger, the relationship between the compressor outflow amount and the supercharging pressure varies depending on the compressor speed.

すなわち、前記コンプレッサ回転数を一定とした場合の、前記コンプレッサ流出量と前記過給圧との関係は、原点方向に開口した略楕円弧状の1本の曲線状となる(以下、これを「コンプレッサ特性線」と称する。)。このコンプレッサ特性線の形状及び位置は、前記コンプレッサ回転数に応じて変化する。具体的には、前記コンプレッサ回転数が増加すると、前記コンプレッサ特性線が、外側(原点から離れる方向)にシフトする。そして、異なる前記コンプレッサ回転数に対応する、複数の前記コンプレッサ特性線が、ほぼ同心楕円弧状に配列される。   That is, the relationship between the compressor outflow amount and the supercharging pressure when the compressor rotational speed is constant is a single curve with a substantially elliptic arc opening in the direction of the origin (hereinafter referred to as “compressor”). Called "characteristic line"). The shape and position of the compressor characteristic line changes according to the compressor speed. Specifically, when the compressor speed increases, the compressor characteristic line shifts outward (in a direction away from the origin). A plurality of the compressor characteristic lines corresponding to the different compressor rotation speeds are arranged in a substantially concentric elliptical arc shape.

ここで、本発明の発明者は、種々の検討を行った結果、以下の知見を得た。   Here, as a result of various studies, the inventors of the present invention have obtained the following knowledge.

(1)前記過給機を備えた前記内燃機関システムにおける前記定常運転状態(このとき前記コンプレッサ流出量と前記筒内吸入空気流量とは一致する)では、前記過給圧は、前記コンプレッサ流出量の関数として表される。   (1) In the steady operation state (the compressor outflow amount and the in-cylinder intake air flow rate coincide with each other) in the internal combustion engine system including the supercharger, the supercharging pressure is the compressor outflow amount. Expressed as a function of

すなわち、前記過給機を備えた前記内燃機関システムの前記定常運転状態における、前記過給圧と前記コンプレッサ流出量との関係(前記吸気量−過給圧定常関係)は、上述のようにほぼ同心楕円弧状に配列された複数の前記コンプレッサ特性線とそれぞれ1回ずつ交差する1本の曲線状となる(以下、これを「吸気量−過給圧定常線」と称する。)。   That is, the relationship between the supercharging pressure and the compressor outflow amount in the steady operation state of the internal combustion engine system including the supercharger (the intake air amount-supercharging pressure steady relationship) is substantially as described above. A plurality of the compressor characteristic lines arranged in a concentric elliptical arc form a single curve that intersects each time (hereinafter referred to as “intake amount-supercharging pressure steady line”).

この吸気量−過給圧定常線上の、特定の1点は、前記定常運転状態の条件を満たす特定の運転状態における前記コンプレッサ流出量(=前記筒内吸入空気流量)と前記過給圧とを示すものである。そして、当該運転状態における前記コンプレッサ回転数は、一義的に定まる。すなわち、前記吸気量−過給圧定常線上の、特定の1点は、特定の前記運転状態における前記コンプレッサ回転数に対応する1本の前記コンプレッサ特性線と、前記吸気量−過給圧定常線と、の交点である。   A specific point on the intake air amount-supercharging pressure steady line indicates that the compressor outflow amount (= in-cylinder intake air flow rate) and the supercharging pressure in a specific operation state that satisfies the conditions of the steady operation state. It is shown. And the said compressor rotation speed in the said operation state is decided uniquely. That is, a specific point on the intake air amount-supercharging pressure steady line includes one compressor characteristic line corresponding to the compressor rotational speed in the specific operating state, and the intake air amount-supercharging pressure steady line. And the intersection of

したがって、前記コンプレッサ回転数を精度よく推定することができれば、この推定値に対応する特定の前記運転状態における前記過給圧や前記筒内吸入空気流量(すなわち前記暫定過給圧や前記暫定筒内吸入空気流量)が特定される。これらを用いることで、前記過給機を備えた前記内燃機関システムを高い精度にて制御することが可能となる。   Therefore, if the compressor rotation speed can be accurately estimated, the supercharging pressure and the in-cylinder intake air flow rate (that is, the temporary supercharging pressure and the temporary in-cylinder in the specific operating state corresponding to the estimated value). Intake air flow rate) is identified. By using these, the internal combustion engine system including the supercharger can be controlled with high accuracy.

すなわち、例えば、前記定常運転状態の条件を満たさない実際の運転状態における、実際の前記コンプレッサ流出量は、前記暫定筒内吸入空気流量に対して、当該運転状態の前記定常運転状態からのズレに基づく補正を行うことで、精度よく取得され得る。   That is, for example, the actual compressor outflow amount in an actual operation state that does not satisfy the conditions of the steady operation state is a deviation from the steady operation state of the operation state with respect to the provisional cylinder intake air flow rate. By performing the correction based on the information, it can be obtained with high accuracy.

具体的には、前記暫定過給圧と前記過給圧取得値との前記偏差及び前記暫定過給圧に基づいて定まる前記係数と前記偏差との積によって算出される前記補正値で、前記暫定筒内吸入空気流量を補正することで、前記コンプレッサ流出量が算出される。この算出値に基づいて、実際の前記筒内吸入空気流量が、高い精度にて推定され得る。   Specifically, the tentative supercharging pressure and the correction value calculated by the product of the deviation and the coefficient determined based on the tentative supercharging pressure, and the provisional supercharging pressure, The compressor outflow amount is calculated by correcting the in-cylinder intake air flow rate. Based on this calculated value, the actual in-cylinder intake air flow rate can be estimated with high accuracy.

(2)前記過給機を備えた前記内燃機関システムにおいては、当該過給機の応答遅れが無視できない。この応答遅れは、過渡的な前記コンプレッサ回転数の変化と強い相関関係があるものと考えられる。   (2) In the internal combustion engine system provided with the supercharger, the response delay of the supercharger cannot be ignored. This response delay is considered to have a strong correlation with the transient change in the compressor speed.

このコンプレッサ回転数は、センサによって直接的に計測可能である。しかしながら、前記内燃機関システムにコンプレッサ回転数センサを搭載すると装置コストが増大する。よって、応答遅れを考慮して前記コンプレッサ回転数を精度よく推定することで、装置コストを増大させることなく、応答遅れを考慮した適切な制御が行われ得るようになる。   This compressor speed can be directly measured by a sensor. However, when a compressor rotation speed sensor is mounted on the internal combustion engine system, the apparatus cost increases. Therefore, by accurately estimating the compressor rotational speed in consideration of response delay, it is possible to perform appropriate control in consideration of response delay without increasing the apparatus cost.

この応答遅れを考慮すると、現在の実際の前記コンプレッサ回転数に対応する、前記吸気量−過給圧定常線上の点(すなわち上述の交点)は、現在の前記筒内吸入空気流量に対応する第1の点と、現在の前記過給圧取得値に対応する第2の点と、の間に位置するものと仮定され得る。   In consideration of this response delay, the point on the intake air pressure-supercharging pressure steady line corresponding to the current actual compressor speed (that is, the above-mentioned intersection) is the first corresponding to the current in-cylinder intake air flow rate. It can be assumed to be located between a point 1 and a second point corresponding to the current supercharging pressure acquisition value.

ここで、前記過給機を備えた前記内燃機関システムにおける前記定常運転状態では、前記コンプレッサ回転数は、前記吸気通路における吸入空気の質量流量である吸入空気量の関数として表される(前記吸気量−回転数定常関係)。このとき、前記吸入空気量と前記筒内吸入空気流量とは一致する。また、前記吸気量−回転数定常関係を示す曲線を、以下「吸気量−回転数定常線」と称する。   Here, in the steady operation state of the internal combustion engine system including the supercharger, the compressor speed is expressed as a function of the intake air amount that is the mass flow rate of the intake air in the intake passage (the intake air). Quantity-rotational speed steady relationship). At this time, the intake air amount matches the in-cylinder intake air flow rate. In addition, the curve indicating the intake air amount-rotational speed steady relationship is hereinafter referred to as an “intake air amount-rotational speed steady line”.

よって、現在の実際の前記コンプレッサ回転数に対応する、前記吸気量−回転数定常線上の点は、現在の前記筒内吸入空気流量に対応する第1の点と、現在の前記過給圧取得値及び前記吸気量−過給圧定常線によって取得される前記暫定吸入空気量に対応する第2の点と、の間に位置するものと仮定され得る。これらに基づいて、現在の実際の前記コンプレッサ回転数が、精度よく推定され得る。   Therefore, the point on the intake air amount-rotational speed steady line corresponding to the current actual compressor speed is the first point corresponding to the current in-cylinder intake air flow rate and the current supercharging pressure acquisition. And a second point corresponding to the provisional intake air amount obtained by the value and the intake air amount-supercharging pressure steady line. Based on these, the current actual compressor speed can be accurately estimated.

具体的には、例えば、前記筒内吸入空気流量取得手段により取得された前記筒内吸入空気流量と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、前記第一暫定回転数が取得される。また、前記暫定吸入空気量と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、第二暫定回転数が取得される。そして、前記第一暫定回転数及び前記第二暫定回転数に基づいて過渡的な前記コンプレッサ回転数の変化を推定することで、前記コンプレッサ回転数の推定値が取得される。   Specifically, for example, the first provisional rotational speed is acquired based on the in-cylinder intake air flow rate acquired by the in-cylinder intake air flow rate acquisition unit and the intake air amount-rotational speed steady relationship. The Further, the second provisional rotational speed is acquired based on the temporary intake air amount and the intake air amount-steady rotational speed relationship. Then, an estimated value of the compressor rotational speed is obtained by estimating a transient change in the compressor rotational speed based on the first temporary rotational speed and the second temporary rotational speed.

上述の構成を備えた、本発明の内燃機関システム制御装置によれば、排気パラメータと比べて取得(計測あるいは算出)が精度良く行われ得る吸気パラメータ(前記吸気系の状態を示すパラメータ)を用いて、応答遅れを考慮しつつ、前記コンプレッサ回転数が精度よく推定され得る。   According to the internal combustion engine system control apparatus of the present invention having the above-described configuration, the intake parameter (parameter indicating the state of the intake system) that can be obtained (measured or calculated) with higher accuracy than the exhaust parameter is used. Thus, the compressor rotation speed can be accurately estimated in consideration of the response delay.

したがって、本発明によれば、前記過給機を備える前記内燃機関システムを、安価な装置構成で、より高い精度にて制御することが可能となる。   Therefore, according to the present invention, the internal combustion engine system including the supercharger can be controlled with higher accuracy with an inexpensive device configuration.

本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムの全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine system to which an embodiment of the present invention is applied. 図1に示されている制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus shown by FIG. 図1に示されているCPUが参照する、アクセルペダル操作量と目標スロットル弁開度との関係を規定したテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table which prescribed | regulated the relationship between the accelerator pedal operation amount and the target throttle-valve opening degree which the CPU shown by FIG. 1 refers. 暫定目標スロットル弁開度、目標スロットル弁開度及び予測スロットル弁開度の変化を示したタイムチャートである。5 is a time chart showing changes in a provisional target throttle valve opening, a target throttle valve opening, and a predicted throttle valve opening. 予測スロットル弁開度を取得する際に用いる関数を示すグラフである。It is a graph which shows the function used when acquiring a predicted throttle valve opening degree. 図1に示されている過給機の単体としての、インタークーラ内圧力とコンプレッサ流出量とコンプレッサ回転数との関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship among intercooler internal pressure, compressor outflow amount, and compressor rotation speed as a single turbocharger shown in FIG. 1. 図1に示されている内燃機関システムにおける吸気量−過給圧定常関係を規定する吸気量−過給圧定常マップを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an intake air amount-supercharging pressure steady map for defining a steady intake air amount-supercharging pressure relationship in the internal combustion engine system shown in FIG. 1. 図1に示されている内燃機関システムにおける吸気量−回転数定常関係を規定する吸気量−回転数定常マップ(i)、及び過渡的なコンプレッサ回転数の変化の様子(ii)を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an intake air amount-rotational speed steady map (i) defining a steady intake air amount-rotational speed relationship in the internal combustion engine system shown in FIG. 1 and a state (ii) of a transient change in compressor rotational speed. is there. 図2に示されているコンプレッサモデルにおけるコンプレッサ流出量の取得に関する構成の詳細を示す機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram showing details of a configuration related to acquisition of compressor outflow in the compressor model shown in FIG. 2. 図9に示されているコンプレッサ回転数推定部の構成の詳細を示す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram illustrating details of a configuration of a compressor rotation speed estimation unit illustrated in FIG. 9. 図1に示されているCPUが参照する、コンプレッサ流出空気流量及びコンプレッサ回転数とコンプレッサ効率との関係を規定したテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table which prescribed | regulated the relationship of compressor outflow air flow volume, compressor rotation speed, and compressor efficiency which CPU shown by FIG. 1 refers. 図1に示されているCPUにより実行されるスロットル弁開度推定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the throttle-valve opening degree estimation routine performed by CPU shown in FIG. 図1に示されているCPUにより実行される筒内空気量推定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the cylinder air amount estimation routine performed by CPU shown in FIG. 図1に示されているCPUにより実行されるスロットル通過空気流量ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the throttle passage air flow routine performed by CPU shown in FIG. 第1時点、所定の時間間隔Δt0、前回推定時点t1及び今回推定時点t2の関係を示した模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a relationship among a first time point, a predetermined time interval Δt0, a previous estimated time point t1, and a current estimated time point t2. 図1に示されているCPUにより実行されるコンプレッサ流出空気流量及びコンプレッサ付与エネルギーの推定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the estimation routine of the compressor outflow air flow volume and compressor provision energy which are performed by CPU shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the embodiment is specific to the extent possible in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in. Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. Various modifications that can be made to the present embodiment are listed together at the end, as they would interfere with the understanding of the consistent description of the embodiment if inserted during the description of the embodiment. .

<内燃機関システムの構成>
図1は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システム1の全体構成を示す概略図である。内燃機関システム1は、直列複数気筒の内燃機関2と、吸排気系統3と、制御装置4と、を備えている(図1には気筒配列方向と直交する面による内燃機関2の断面図が示されているものとする)。以下、内燃機関システム1の各部の構成について説明する。
<Configuration of internal combustion engine system>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine system 1 to which an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine system 1 includes an in-line multiple cylinder internal combustion engine 2, an intake / exhaust system 3, and a control device 4 (FIG. 1 is a cross-sectional view of the internal combustion engine 2 taken along a plane orthogonal to the cylinder arrangement direction). As shown). Hereinafter, the configuration of each part of the internal combustion engine system 1 will be described.

<<内燃機関>>
シリンダブロック20a及びシリンダヘッド20bは、内燃機関2の本体部分(エンジンブロック)を構成する部材であって、互いに接合されている。すなわち、ロワーケースやオイルパン等を含むシリンダブロック20aの上端部には、シリンダヘッド20bが固定されている。
<< Internal combustion engine >>
The cylinder block 20a and the cylinder head 20b are members constituting a main body portion (engine block) of the internal combustion engine 2, and are joined to each other. That is, the cylinder head 20b is fixed to the upper end portion of the cylinder block 20a including the lower case and the oil pan.

シリンダブロック20aの上部には、上述の通り、複数のシリンダ21が、直列に設けられている。シリンダ21内には、ピストン22が、往復移動可能に収容されている。シリンダブロック20aの内部であって、シリンダ21の下方には、クランクシャフト23が収容されている。クランクシャフト23は、シリンダブロック20aの下部にて回転可能に支持されている。このクランクシャフト23は、ピストン22の往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド24を介してピストン22と連結されている。   As described above, a plurality of cylinders 21 are provided in series on the top of the cylinder block 20a. A piston 22 is accommodated in the cylinder 21 so as to be reciprocally movable. A crankshaft 23 is accommodated inside the cylinder block 20 a and below the cylinder 21. The crankshaft 23 is rotatably supported at the lower part of the cylinder block 20a. The crankshaft 23 is connected to the piston 22 via a connecting rod 24 so as to be rotationally driven based on the reciprocating movement of the piston 22.

シリンダヘッド20bの下端面における、シリンダ21の上端部に対応する位置には、凹部が形成されている。この凹部の内側の空間と、ピストン22の頂面よりも上側のシリンダ21の内側の空間と、によって、燃焼室CCが形成されている。   A recess is formed at a position corresponding to the upper end portion of the cylinder 21 on the lower end surface of the cylinder head 20b. A combustion chamber CC is formed by the space inside the recess and the space inside the cylinder 21 above the top surface of the piston 22.

シリンダヘッド20bには、燃焼室CCと連通するガス通路である吸気ポート25及び排気ポート26が形成されている。吸気ポート25は、吸排気系統3の一部とともに本発明の吸気通路を構成するものであって、当該吸気通路におけるシリンダ21との接続部に設けられている。   The cylinder head 20b is formed with an intake port 25 and an exhaust port 26 that are gas passages communicating with the combustion chamber CC. The intake port 25 constitutes an intake passage of the present invention together with a part of the intake / exhaust system 3, and is provided at a connection portion with the cylinder 21 in the intake passage.

また、シリンダヘッド20bには、動弁機構27が設けられている。動弁機構27は、吸気ポート25を開閉するための吸気弁27a、排気ポート26を開閉するための排気弁27b、及び、これら吸気弁27aや排気弁27bを所定のタイミングで開閉動作させるための機構(吸気弁27aを駆動する吸気カムシャフトを含むとともに当該吸気カムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置27cや、排気弁27bを駆動する排気カムシャフト27d、等。)を備えている。   The cylinder head 20b is provided with a valve mechanism 27. The valve mechanism 27 includes an intake valve 27a for opening and closing the intake port 25, an exhaust valve 27b for opening and closing the exhaust port 26, and an opening and closing operation for the intake valve 27a and the exhaust valve 27b at a predetermined timing. Mechanisms (including an intake camshaft that drives the intake valve 27a and a variable intake timing device 27c that continuously changes the phase angle of the intake camshaft, an exhaust camshaft 27d that drives the exhaust valve 27b, etc.) are provided. ing.

さらに、シリンダヘッド20bには、インジェクタ28が装着されている。インジェクタ28は、吸気ポート25内に燃料を噴射するように設けられている。   Further, an injector 28 is attached to the cylinder head 20b. The injector 28 is provided so as to inject fuel into the intake port 25.

<<吸排気系統>>
吸気ポート25には、吸気マニホールド31が接続されている。吸気マニホールド31は、サージタンク32と接続されている。サージタンク32は、吸気ダクト33と接続されている。すなわち、吸気ポート25、吸気マニホールド31、サージタンク32、及び吸気ダクト33によって、本発明の吸気通路が構成されている。
<< Intake and exhaust system >>
An intake manifold 31 is connected to the intake port 25. The intake manifold 31 is connected to the surge tank 32. The surge tank 32 is connected to the intake duct 33. That is, the intake port 25, the intake manifold 31, the surge tank 32, and the intake duct 33 constitute the intake passage of the present invention.

一方、排気ポート26には、エキゾーストマニホールドを含む排気管34が接続されている。すなわち、排気ポート26及び排気管34によって、排気通路が構成されている。排気管34には、排気ガス浄化触媒34aが介装されている。   On the other hand, an exhaust pipe 34 including an exhaust manifold is connected to the exhaust port 26. That is, the exhaust port 26 and the exhaust pipe 34 constitute an exhaust passage. An exhaust gas purification catalyst 34 a is interposed in the exhaust pipe 34.

吸排気系統3には、過給機35が設けられている。本実施形態の過給機35は、ターボチャージャであって、タービン35aと、コンプレッサ35bと、を備えている。   The intake / exhaust system 3 is provided with a supercharger 35. The supercharger 35 of this embodiment is a turbocharger, and includes a turbine 35a and a compressor 35b.

タービン35aは、排気管34内を通流する排気ガスによって回転駆動されるように、排気管34に介装されている。一方、コンプレッサ35bは、吸気ダクト33に介装されている。このコンプレッサ35bは、タービン35aの回転に伴って回転駆動されることで、吸気ダクト33における後述のスロットル弁36よりも上流側にて当該吸気ダクト33内の空気を圧縮するように、タービン35aと連結されている。   The turbine 35 a is interposed in the exhaust pipe 34 so as to be rotationally driven by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 34. On the other hand, the compressor 35 b is interposed in the intake duct 33. The compressor 35b is driven to rotate along with the rotation of the turbine 35a, so that the air in the intake duct 33 is compressed upstream of a throttle valve 36 (to be described later) in the intake duct 33. It is connected.

吸気ダクト33における、サージタンク32とコンプレッサ35bとの間の位置には、スロットル弁36が介装されている。スロットル弁36は、スロットル弁アクチュエータ36aによって駆動されることで吸気ダクト33における流路断面積(開口断面積)を可変とするように設けられている。スロットル弁アクチュエータ36aは、DCモータであって、スロットル弁36を回転駆動するように、スロットル弁36と連結されている。   A throttle valve 36 is interposed at a position in the intake duct 33 between the surge tank 32 and the compressor 35b. The throttle valve 36 is provided such that the flow passage cross-sectional area (opening cross-sectional area) in the intake duct 33 is variable by being driven by a throttle valve actuator 36a. The throttle valve actuator 36a is a DC motor, and is connected to the throttle valve 36 so as to rotationally drive the throttle valve 36.

吸気ダクト33における、コンプレッサ35bよりも上流側には、エアフィルタ37が介装されている。また、吸気ダクト33における、コンプレッサ35bとスロットル弁36との間の位置には、インタークーラ38が介装されている。インタークーラ38は、コンプレッサ35bから流出する空気を冷却ようになっている。   An air filter 37 is interposed in the intake duct 33 upstream of the compressor 35b. Further, an intercooler 38 is interposed in the intake duct 33 at a position between the compressor 35 b and the throttle valve 36. The intercooler 38 cools the air flowing out from the compressor 35b.

<<制御装置>>
本発明の一実施形態である制御装置4は、内燃機関システム1の動作を制御するように構成されている。
<< Control device >>
The control device 4 according to an embodiment of the present invention is configured to control the operation of the internal combustion engine system 1.

具体的には、制御装置4は、電子コントロールユニット(以下「ECU」と略称する)40を備えている。ECU40は、CPU40aと、ROM40bと、RAM40cと、バックアップRAM40dと、インターフェース40eと、双方向バス40fと、を備えている。CPU40a、ROM40b、RAM40c、バックアップRAM40d、及びインターフェース40eは、双方向バス40fによって互いに接続されている。   Specifically, the control device 4 includes an electronic control unit (hereinafter abbreviated as “ECU”) 40. The ECU 40 includes a CPU 40a, a ROM 40b, a RAM 40c, a backup RAM 40d, an interface 40e, and a bidirectional bus 40f. The CPU 40a, ROM 40b, RAM 40c, backup RAM 40d, and interface 40e are connected to each other by a bidirectional bus 40f.

ROM40bには、CPU40aにより実行されるルーチン(プログラム)、このルーチンの実行の際に用いられるテーブルやマップ、等が、予め格納されている。RAM40cは、CPU40aによりルーチンが実行される際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るようになっている。バックアップRAM40dは、電源が投入された状態でCPU40aによりルーチンが実行される際にデータを格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持し得るようになっている。   In the ROM 40b, a routine (program) executed by the CPU 40a, a table, a map, and the like used when executing this routine are stored in advance. The RAM 40c can temporarily store data as necessary when the routine is executed by the CPU 40a. The backup RAM 40d stores data when the routine is executed by the CPU 40a in a state where the power is turned on, and can retain the stored data even after the power is turned off.

インターフェース40eは、後述する各種センサと電気的に接続されていて、これらからの信号をCPU40aに伝達し得るようになっている。また、インターフェース40eは、インジェクタ28やスロットル弁アクチュエータ36a等の動作部と電気的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための制御信号をCPU40aからこれらの動作部に伝達し得るようになっている。すなわち、ECU40は、上述の各種センサ等からの信号を受け取るとともに、当該信号に応じたCPU40aの演算結果に基づいて、上述の制御信号を各動作部に送出するように構成されている。   The interface 40e is electrically connected to various sensors described later, and can transmit signals from these to the CPU 40a. Further, the interface 40e is electrically connected to operation units such as the injector 28 and the throttle valve actuator 36a, so that a control signal for operating these operation units can be transmitted from the CPU 40a to these operation units. It has become. That is, the ECU 40 is configured to receive signals from the above-described various sensors and the like, and to send out the above-described control signals to each operation unit based on the calculation result of the CPU 40a corresponding to the signals.

<<<各種センサ>>>
本実施形態の内燃機関システム1には、圧力センサ41と、温度センサ42と、カムポジションセンサ43と、クランクポジションセンサ44と、スロットルポジションセンサ45と、アクセル開度センサ46と、が設けられている。
<<< various sensors >>>
The internal combustion engine system 1 of the present embodiment is provided with a pressure sensor 41, a temperature sensor 42, a cam position sensor 43, a crank position sensor 44, a throttle position sensor 45, and an accelerator opening sensor 46. Yes.

圧力センサ41及び温度センサ42は、吸気ダクト33における、コンプレッサ35bとエアフィルタ37との間の位置に介装されている。圧力センサ41は、コンプレッサ35bの上流側の吸気通路内の空気の圧力である吸気圧力Paを表す信号を出力するようになっている。温度センサ42は、コンプレッサ35bの上流側の吸気通路内の空気の温度である吸気温度Taを表す信号を出力するようになっている。   The pressure sensor 41 and the temperature sensor 42 are interposed in the intake duct 33 at a position between the compressor 35 b and the air filter 37. The pressure sensor 41 outputs a signal representing the intake pressure Pa, which is the pressure of air in the intake passage on the upstream side of the compressor 35b. The temperature sensor 42 outputs a signal representing the intake air temperature Ta, which is the temperature of the air in the intake passage on the upstream side of the compressor 35b.

カムポジションセンサ43は、シリンダヘッド20bに装着されている。このカムポジションセンサ43は、可変吸気タイミング装置27cに含まれる上述の吸気カムシャフトが90°回転する毎に(すなわち、クランクシャフト23が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。   The cam position sensor 43 is attached to the cylinder head 20b. This cam position sensor 43 is a signal (G2 signal) having one pulse every time the above-described intake camshaft included in the variable intake timing device 27c rotates 90 ° (ie, every time the crankshaft 23 rotates 180 °). ).

クランクポジションセンサ44は、シリンダブロック20aに装着されている。クランクポジションセンサ44は、クランクシャフト23と対向するように配置されていて、クランクシャフト23の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号(機関回転数Neに対応する信号)を出力するようになっている。具体的には、クランクポジションセンサ44は、クランクシャフト23が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに、クランクシャフト23が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。   The crank position sensor 44 is attached to the cylinder block 20a. The crank position sensor 44 is disposed so as to face the crankshaft 23 and outputs a waveform signal having a pulse corresponding to the rotation angle of the crankshaft 23 (a signal corresponding to the engine speed Ne). ing. Specifically, the crank position sensor 44 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 23 rotates 10 ° and a signal having a wide pulse every time the crankshaft 23 rotates 360 °. It has become.

スロットルポジションセンサ45は、吸気ダクト33におけるスロットル弁36に対応する位置に設けられている。このスロットルポジションセンサ45は、実際のスロットル弁36の回転位相であるスロットル弁開度θtaに対応する信号を出力するようになっている。   The throttle position sensor 45 is provided at a position corresponding to the throttle valve 36 in the intake duct 33. The throttle position sensor 45 outputs a signal corresponding to the throttle valve opening θta, which is the actual rotational phase of the throttle valve 36.

アクセル開度センサ46は、運転者によって操作されるアクセルペダル47の操作量を表す信号(アクセルペダル操作量Accp)を出力するようになっている。   The accelerator opening sensor 46 outputs a signal (accelerator pedal operation amount Accp) indicating the amount of operation of the accelerator pedal 47 operated by the driver.

<<制御装置の機能ブロック構成>>
図2は、図1に示されている制御装置4の機能ブロック図である。この図2に示されているように、本実施形態の制御装置4は、電子制御スロットル弁ロジックA1と、電子制御スロットル弁モデルM1と、スロットルモデルM2と、吸気弁モデルM3と、コンプレッサモデルM4と、インタークーラモデルM5と、吸気管モデルM6と、吸気弁モデルM7と、を備えている。
<< Functional Block Configuration of Control Device >>
FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 4 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the control device 4 of this embodiment includes an electronic control throttle valve logic A1, an electronic control throttle valve model M1, a throttle model M2, an intake valve model M3, and a compressor model M4. And an intercooler model M5, an intake pipe model M6, and an intake valve model M7.

後述の説明により明確であるが、本実施形態においては、スロットルモデルM2、吸気弁モデルM3、及び吸気管モデルM6によって、本発明の筒内吸入空気流量取得手段の主要な部分が実現され、コンプレッサモデルM4によって、本発明の暫定吸入空気量取得手段及びコンプレッサ回転数推定手段の主要な部分が構成され、インタークーラモデルM5によって、本発明の過給圧取得手段の主要な部分が構成されている。   As will be clear from the following description, in this embodiment, the throttle model M2, the intake valve model M3, and the intake pipe model M6 realize the main part of the cylinder intake air flow rate acquisition means of the present invention, and the compressor The model M4 constitutes the main part of the provisional intake air amount acquisition means and the compressor rotational speed estimation means of the present invention, and the intercooler model M5 constitutes the main part of the supercharging pressure acquisition means of the present invention. .

また、本実施形態においては、コンプレッサモデルM4によって、暫定筒内吸入空気流量取得手段、暫定過給圧取得手段、及びコンプレッサ流出量取得手段の主要な部分が構成され、スロットルモデルM2によって、本発明のスロットル通過空気量取得手段の主要な部分が構成され、吸気管モデルM6によって、本発明の吸気管内状態取得手段の主要な部分が構成されている。   In the present embodiment, the compressor model M4 constitutes the main parts of the provisional in-cylinder intake air flow rate acquisition means, provisional supercharging pressure acquisition means, and compressor outflow amount acquisition means. The main part of the throttle passage air amount acquisition unit is configured, and the main part of the intake pipe state acquisition unit of the present invention is configured by the intake pipe model M6.

<<<各ブロックの内容及び機能説明>>>
以下、図2に示されている各ブロックの内容及び機能について説明する。なお、各ブロックにて用いられる計算モデルを表す式の導出は周知であるため(例えば、特開2001−41095号公報や特開2003−184613号公報等を参照。)、本明細書においてはその詳細な説明は省略されている。
<<< Description of contents and functions of each block >>>
Hereinafter, the content and function of each block shown in FIG. 2 will be described. In addition, since the derivation | leading-out of the expression showing the calculation model used in each block is known (for example, refer to Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-41095, Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-184613, etc.), in this specification, it is the Detailed description is omitted.

本実施形態においては、インジェクタ28は、吸気弁27aよりも上流側に配置されている。このため、吸気弁27aの閉弁時(吸気行程が終了する時点)までに、燃料が噴射されなければならない。よって、燃焼室CC内に形成される燃料混合気の空燃比が目標空燃比と一致するように燃料噴射量を決定するためには、燃料噴射前に、吸気弁27aの閉弁時における筒内空気量を予め推定する必要がある。   In the present embodiment, the injector 28 is disposed upstream of the intake valve 27a. For this reason, the fuel must be injected by the time when the intake valve 27a is closed (at the time when the intake stroke ends). Therefore, in order to determine the fuel injection amount so that the air-fuel ratio of the fuel mixture formed in the combustion chamber CC coincides with the target air-fuel ratio, before the fuel injection, the cylinder interior when the intake valve 27a is closed is determined. It is necessary to estimate the air amount in advance.

そこで、制御装置4は、物理法則に基づいて構築された計算モデルを用いて、現時点より先の所定時点での、インタークーラ38内(スロットル弁36の上流側)の空気の圧力及び温度を推定し、この推定値に基づいて、当該所定時点の筒内空気量を推定する。   Therefore, the control device 4 estimates the pressure and temperature of air in the intercooler 38 (upstream of the throttle valve 36) at a predetermined time before the current time using a calculation model constructed based on the physical law. Then, based on the estimated value, the in-cylinder air amount at the predetermined time is estimated.

各計算モデルは、ある時点における空気の挙動を表すように物理法則に基づいて導き出された数式(以下、「一般式」と称されることがある。)によって表される。通常、この一般式において使用される値(変数)は、求めるべき値が「ある時点」の値であれば、すべて当該「ある時点」の値でなくてはならない。すなわち、例えば、あるモデルがy=f(x)という一般式により表されているとき、現時点より先の時点のyの値を求めるためには、変数xを当該先の時点の値としなければならない。   Each calculation model is represented by a mathematical formula (hereinafter, also referred to as “general formula”) derived based on a physical law so as to represent the behavior of air at a certain point in time. Normally, the values (variables) used in this general formula must all be “at a certain point in time” if the values to be obtained are “at a certain point in time”. That is, for example, when a certain model is represented by the general formula y = f (x), in order to obtain the value of y at a time earlier than the current time, the variable x must be the value at the previous time. Don't be.

ここで、前述したように、取得すべき筒内空気量は、現時点(演算時点)より先の前記所定時点の値である。このため、後述する各計算モデルにて使用されるスロットル弁開度θt、吸気圧力Pa、吸気温度Ta、エンジン回転数NE、及び吸気弁27aの開閉タイミング(以下、「吸気バルブタイミングVT」と称する。)等の値は、すべて、当該所定時点の値となる。   Here, as described above, the in-cylinder air amount to be acquired is a value at the predetermined time before the current time (calculation time). Therefore, the throttle valve opening θt, the intake pressure Pa, the intake air temperature Ta, the engine speed NE, and the opening / closing timing of the intake valve 27a (hereinafter referred to as “intake valve timing VT”) used in each calculation model described later. .) Etc. are all values at the predetermined time point.

そこで、本実施形態の制御装置4は、目標とするスロットル弁開度を決定した時点から遅延させてスロットル弁36(スロットル弁アクチュエータ36a)を制御することにより、現時点より先の前記所定時点のスロットル弁開度θtを推定する。   Therefore, the control device 4 of the present embodiment controls the throttle valve 36 (throttle valve actuator 36a) with a delay from the time when the target throttle valve opening is determined, so that the throttle at the predetermined time before the current time is controlled. Estimate the valve opening θt.

もっとも、吸気圧力Pa、吸気温度Ta、エンジン回転数NE、及び吸気バルブタイミングVTは、現時点から前記所定時点までの短い時間内ではそれほど大きく変化しない。よって、前記一般式において、前記所定時点の吸気圧力Pa、吸気温度Ta、エンジン回転数NE、及び吸気バルブタイミングVTとして、現時点の検出値がそれぞれ採用され得る。   However, the intake pressure Pa, the intake air temperature Ta, the engine speed NE, and the intake valve timing VT do not change so much within a short time from the present time to the predetermined time. Therefore, in the general formula, the detected values at the present time can be respectively employed as the intake pressure Pa, the intake air temperature Ta, the engine speed NE, and the intake valve timing VT at the predetermined time.

このように、制御装置4は、現時点より先の前記所定時点のスロットル弁開度θtの推定値と、現時点の吸気圧力Pa、吸気温度Ta、エンジン回転数NE、及び吸気バルブタイミングVTの検出値と、各計算モデルと、に基づいて、当該所定時点の筒内空気量を推定する。   As described above, the control device 4 determines the estimated value of the throttle valve opening θt at the predetermined time before the current time, and the detected values of the current intake pressure Pa, the intake air temperature Ta, the engine speed NE, and the intake valve timing VT. Based on each calculation model, the in-cylinder air amount at the predetermined time point is estimated.

以下、各モデルM1〜M7及びロジックA1について具体的に説明する。   Hereinafter, the models M1 to M7 and the logic A1 will be specifically described.

<<<電子制御スロットル弁モデルM1及び電子制御スロットル弁ロジックA1>>>
電子制御スロットル弁モデルM1は、電子制御スロットル弁ロジックA1と協働して、現時点までのアクセルペダル操作量Accpに基づいて、現時点より先の第1時点(現時点から遅延時間TD(本例では64ms)だけ経過した後の時点)までのスロットル弁開度θtを推定する計算モデルである。
<<<< Electronically Controlled Throttle Valve Model M1 and Electronically Controlled Throttle Valve Logic A1 >>>>
The electronically controlled throttle valve model M1 cooperates with the electronically controlled throttle valve logic A1, and based on the accelerator pedal operation amount Accp up to the present time, the first time point (delay time TD from the present time (64 ms in this example)). This is a calculation model for estimating the throttle valve opening degree θt until a point of time after).

電子制御スロットル弁ロジックA1は、アクセルペダル操作量Accpと目標スロットル弁開度θttとの関係を規定するテーブル(図3参照)及びアクセル開度センサ46により検出された実際のアクセルペダル操作量Accpに基づいて、暫定的な目標スロットル弁開度である暫定目標スロットル弁開度θtt1を、所定時間ΔTt1(本例では2ms)の経過毎に決定する。   The electronically controlled throttle valve logic A1 determines the relationship between the accelerator pedal operation amount Accp and the target throttle valve opening θtt (see FIG. 3) and the actual accelerator pedal operation amount Accp detected by the accelerator opening sensor 46. Based on this, a temporary target throttle valve opening θtt1 that is a temporary target throttle valve opening is determined every elapse of a predetermined time ΔTt1 (2 ms in this example).

また、電子制御スロットル弁ロジックA1は、図4のタイムチャートに示されているように、決定された暫定目標スロットル弁開度θtt1を、所定の遅延時間TD後の時点(第1時点)の目標スロットル弁開度θttとして設定する。すなわち、電子制御スロットル弁ロジックA1は、所定の遅延時間TD前の時点にて決定された暫定目標スロットル弁開度θtt1を、現時点の目標スロットル弁開度θttとして設定する。そして、電子制御スロットル弁ロジックA1は、現時点のスロットル弁開度θtaが現時点の目標スロットル弁開度θttとなるように、スロットル弁アクチュエータ36aに対して駆動信号を送出する。   Further, as shown in the time chart of FIG. 4, the electronically controlled throttle valve logic A1 sets the determined provisional target throttle valve opening θtt1 to the target at a time point (first time point) after a predetermined delay time TD. Set as throttle valve opening θtt. That is, the electronic control throttle valve logic A1 sets the provisional target throttle valve opening θtt1 determined at the time before the predetermined delay time TD as the current target throttle valve opening θtt. Then, the electronically controlled throttle valve logic A1 sends a drive signal to the throttle valve actuator 36a so that the current throttle valve opening θta becomes the current target throttle valve opening θtt.

ところで、電子制御スロットル弁ロジックA1から前記駆動信号がスロットル弁アクチュエータ36aに対して送出されると、当該スロットル弁アクチュエータ36aの作動の遅れやスロットル弁36の慣性等により、実際のスロットル弁開度θtaは、ある遅れを伴って目標スロットル弁開度θttに追従する。   By the way, when the drive signal is sent from the electronically controlled throttle valve logic A1 to the throttle valve actuator 36a, the actual throttle valve opening θta is caused by the delay in the operation of the throttle valve actuator 36a, the inertia of the throttle valve 36, and the like. Follows the target throttle valve opening θtt with a certain delay.

そこで、電子制御スロットル弁モデルM1は、下記(1)式に基づいて、遅延時間TD後の時点におけるスロットル弁開度を推定(予測)する(図4参照)。
θte(k)=θte(k-1)+ΔTt1・f(θtt(k),θte(k-1)) …(1)
Therefore, the electronically controlled throttle valve model M1 estimates (predicts) the throttle valve opening at the time after the delay time TD based on the following equation (1) (see FIG. 4).
θte (k) = θte (k-1) + ΔTt1 · f (θtt (k), θte (k-1)) (1)

この(1)式において、θte(k)は今回の演算時点にて新たに推定される予測スロットル弁開度θteであり、θtt(k)は今回の演算時点にて新たに設定された目標スロットル弁開度θttであり、θte(k-1)は今回の演算時点にて既に推定されていた予測スロットル弁開度θte(すなわち、前回の演算時点にて新たに推定された予測スロットル弁開度θte)である。また、関数f(θtt,θte)は、図5に示されているように、θttとθteとの差Δθ(=θtt−θte)が大きい程大きい値をとる関数(Δθに関して単調増加する関数f)である。   In this equation (1), θte (k) is the predicted throttle valve opening θte newly estimated at the current calculation time, and θtt (k) is the target throttle newly set at the current calculation time. Is the valve opening θtt, and θte (k-1) is the predicted throttle valve opening θte that has already been estimated at the time of the current calculation (that is, the predicted throttle valve opening that is newly estimated at the time of the previous calculation) θte). Further, as shown in FIG. 5, the function f (θtt, θte) has a larger value as the difference Δθ (= θtt−θte) between θtt and θte increases (a function f that increases monotonously with respect to Δθ). ).

このように、電子制御スロットル弁モデルM1は、今回の演算時点にて前記第1時点(現時点から遅延時間TD後の時点)の目標スロットル弁開度θttを新たに決定するとともに、前記第1時点のスロットル弁開度θteを新たに推定する。また、電子制御スロットル弁モデルM1は、前記第1時点までの目標スロットル弁開度θttと予測スロットル弁開度θteとを、現時点からの時間経過に対応させた形で、RAM40cに記憶させる(格納する)。   As described above, the electronically controlled throttle valve model M1 newly determines the target throttle valve opening degree θtt at the first time point (time point after the delay time TD from the current time) at the time of the current calculation, and the first time point. Is newly estimated. The electronically controlled throttle valve model M1 stores the target throttle valve opening θtt and the predicted throttle valve opening θte up to the first time point in the RAM 40c in a form corresponding to the passage of time from the current time (stored). To do).

<<<スロットルモデルM2>>>
スロットルモデルM2は、本モデルを表す一般式である下記(2)及び(3)式に基づいて、スロットル弁36の周囲を通過する空気の流量であるスロットル通過空気流量mtを推定する計算モデルである。

Figure 0004671068
Figure 0004671068
<<< Throttle Model M2 >>>
The throttle model M2 is a calculation model for estimating the throttle passage air flow rate mt, which is the flow rate of air passing around the throttle valve 36, based on the following equations (2) and (3) that are general equations representing this model. is there.
Figure 0004671068
Figure 0004671068

(2)式にて、Ct(θt)はスロットル弁開度θtに応じて変化する流量係数、At(θt)はスロットル弁開度θtに応じて変化するスロットル開口断面積(吸気通路内のスロットル弁36の周囲の開口断面積)、Picはインタークーラ38内の空気の圧力であるインタークーラ内圧力(すなわちスロットル弁36の上流の吸気通路内の空気の圧力であるスロットル弁上流圧力)、Pmは吸気管部(吸気通路におけるスロットル弁36から吸気弁27aまでの部分:以下同様)内の空気の圧力である吸気管内圧力、Ticはインタークーラ38内の空気の温度であるインタークーラ内温度(すなわちスロットル弁36の上流の吸気通路内の空気の温度であるスロットル弁上流温度)、Rは気体定数、κは空気の比熱比(以下、κを一定値として扱う。)である。   In equation (2), Ct (θt) is a flow coefficient that changes according to the throttle valve opening θt, and At (θt) is a throttle opening cross-sectional area that changes according to the throttle valve opening θt (the throttle in the intake passage). The cross-sectional area of the opening around the valve 36), Pic is the intercooler internal pressure which is the pressure of the air in the intercooler 38 (that is, the throttle valve upstream pressure which is the pressure of the air in the intake passage upstream of the throttle valve 36), Pm Is the pressure in the intake pipe that is the pressure of the air in the intake pipe (the portion from the throttle valve 36 to the intake valve 27a in the intake passage: the same applies hereinafter), and Tic is the temperature in the intercooler that is the temperature of the air in the intercooler 38 ( That is, the throttle valve upstream temperature which is the temperature of the air in the intake passage upstream of the throttle valve 36), R is a gas constant, and κ is the specific heat ratio of air (hereinafter, κ is treated as a constant value).

ここで、(2)式の右辺のCt(θt)及びAt(θt)の積であるCt(θt)・At(θt)は、スロットル弁開度θtに基づいて経験的に決定することができる。そこで、本実施形態においては、スロットル弁開度θtとCt(θt)・At(θt)との関係を規定するテーブルMAPCTATが、ROM40bに予め記憶されている。   Here, Ct (θt) · At (θt), which is the product of Ct (θt) and At (θt) on the right side of equation (2), can be determined empirically based on the throttle valve opening θt. . Therefore, in the present embodiment, a table MAPCTAT that defines the relationship between the throttle valve opening degree θt and Ct (θt) · At (θt) is stored in advance in the ROM 40b.

そして、スロットルモデルM2は、電子制御スロットル弁モデルM1により推定された予測スロットル弁開度θt(k-1)(=θte)と、上述のテーブルMAPCTATと、に基づいて、Ct(θt)・At(θt)(=MAPCTAT(θt(k-1)))を取得する。   The throttle model M2 is based on the predicted throttle valve opening θt (k-1) (= θte) estimated by the electronically controlled throttle valve model M1 and the table MAPCTAT described above, and Ct (θt) · At (Θt) (= MAPCTAT (θt (k-1))) is acquired.

さらに、スロットルモデルM2は、値(Pm(k-1)/Pic(k-1))とテーブルMAPΦとから値Φ(Pm(k-1)/Pic(k-1))(=MAPΦ(Pm(k-1)/Pic(k-1)))を取得する。ここで、値(Pm(k-1)/Pic(k-1))は、後述する吸気管モデルM6により既に推定されている直前(最新)の吸気管内圧力Pm(k-1)を、後述するインタークーラモデルM5により既に推定されている直前(最新)のインタークーラ内圧力(スロットル弁上流圧力)Pic(k-1)で除した値である。また、テーブルMAPΦは、値Pm/Picと値Φ(Pm/Pic)との関係を規定するテーブルであって、ROM40bに予め記憶されている。   Further, the throttle model M2 has a value Φ (Pm (k-1) / Pic (k-1)) (= MAPΦ (Pm) from the value (Pm (k-1) / Pic (k-1)) and the table MAPΦ. (k-1) / Pic (k-1))). Here, the value (Pm (k-1) / Pic (k-1)) is the intake pipe pressure Pm (k-1) immediately before (latest) already estimated by the intake pipe model M6 described later. This is a value divided by the intercooler internal pressure (throttle valve upstream pressure) Pic (k-1) just before (latest) already estimated by the intercooler model M5. The table MAPΦ is a table that defines the relationship between the value Pm / Pic and the value Φ (Pm / Pic), and is stored in advance in the ROM 40b.

スロットルモデルM2は、以上のようにして取得した値Φ(Pm(k-1)/Pic(k-1))と、後述するインタークーラモデルM5により既に推定されている直前(最新)のインタークーラ内圧力(スロットル弁上流圧力)Pic(k-1)及びインタークーラ内温度(スロットル弁上流温度)Tic(k-1)と、を前記(2)式に適用して同式の計算を行うことで、スロットル通過空気流量mt(k-1)を算出する。   The throttle model M2 has the value Φ (Pm (k-1) / Pic (k-1)) obtained as described above and the immediately preceding (latest) intercooler that has already been estimated by the intercooler model M5 described later. Apply internal pressure (throttle valve upstream pressure) Pic (k-1) and intercooler internal temperature (throttle valve upstream temperature) Tic (k-1) to the above equation (2) to calculate the same equation. Then, the throttle passage air flow rate mt (k-1) is calculated.

<<<吸気弁モデルM3>>>
吸気弁モデルM3は、前記吸気管部内の空気の圧力である吸気管内圧力Pm、前記吸気管部内の空気の温度である吸気管内温度Tm、及びインタークーラ内温度Tic等から、吸気弁27aの周囲を通過してシリンダ21内に流入する空気の流量である筒内吸入空気流量mcを推定する計算モデルである。
<<< Intake valve model M3 >>>
The intake valve model M3 includes an intake pipe pressure Pm that is the pressure of the air in the intake pipe section, an intake pipe temperature Tm that is the temperature of the air in the intake pipe section, an intercooler temperature Tic, and the like. This is a calculation model for estimating the in-cylinder intake air flow rate mc, which is the flow rate of air that passes through the cylinder 21 and flows into the cylinder 21.

吸気行程(吸気弁27aの閉弁時も含む)におけるシリンダ21内(燃焼室CC内)の圧力は、吸気弁27aの上流の圧力すなわち吸気管内圧力Pmとみなすことができる。よって、筒内吸入空気流量mcは、吸気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmに比例すると考えることができる。そこで、吸気弁モデルM3は、筒内吸入空気流量mcを、本モデルを表す一般式であり経験則に基づく下記(4)式に従って算出する。
mc=(Tic/Tm)・(c・Pm−d) …(4)
The pressure in the cylinder 21 (in the combustion chamber CC) in the intake stroke (including when the intake valve 27a is closed) can be regarded as the pressure upstream of the intake valve 27a, that is, the intake pipe pressure Pm. Therefore, it can be considered that the in-cylinder intake air flow rate mc is proportional to the intake pipe pressure Pm when the intake valve is closed. Therefore, the intake valve model M3 calculates the in-cylinder intake air flow rate mc according to the following equation (4) based on an empirical rule that is a general expression representing this model.
mc = (Tic / Tm) · (c · Pm−d) (4)

前記(4)式において、値cは比例係数であり、値dは燃焼室CC内に残存していた既燃ガス量を反映した値である。値cは、エンジン回転数NE及び吸気バルブタイミングVTと定数cとの関係を規定するテーブルMAPCと、現時点のエンジン回転数NE及び吸気バルブタイミングVTとから取得することができる(c=MAPC(NE,VT))。なお、このテーブルMAPCは、ROM40bに予め記憶されている。同様に、値dは、エンジン回転数NE及び吸気バルブタイミングVTと定数dとの関係を規定するテーブルMAPDと、現時点のエンジン回転数NE及び吸気バルブタイミングVTと、から取得することができる(d=MAPD(NE,VT))。このテーブルMAPDも、ROM40bに予め記憶されている。   In the above equation (4), the value c is a proportional coefficient, and the value d is a value reflecting the amount of burned gas remaining in the combustion chamber CC. The value c can be obtained from the table MAPC that defines the relationship between the engine speed NE and the intake valve timing VT and the constant c, and the current engine speed NE and the intake valve timing VT (c = MAPC (NE , VT)). The table MAPC is stored in advance in the ROM 40b. Similarly, the value d can be obtained from the table MAPD that defines the relationship between the engine speed NE and the intake valve timing VT and the constant d, and the current engine speed NE and the intake valve timing VT (d = MAPD (NE, VT)). This table MAPD is also stored in advance in the ROM 40b.

吸気弁モデルM3は、後述する吸気管モデルM6によって既に推定されている直前(最新)の吸気管内圧力Pm(k-1)及び吸気管内温度Tm(k-1)と、後述するインタークーラモデルM5により既に推定されている直前(最新)のインタークーラ内温度Tic(k-1)と、を前記(4)式に適用して同式の計算を行うことで、筒内吸入空気流量mc(k-1)を推定する。   The intake valve model M3 includes an intake pipe pressure Pm (k-1) and an intake pipe temperature Tm (k-1) immediately before (latest) already estimated by an intake pipe model M6 described later, and an intercooler model M5 described later. The in-cylinder intake air flow rate mc (k is calculated by applying the previous (latest) intercooler internal temperature Tic (k-1) already estimated by the above equation to the above equation (4). -1) is estimated.

<<<コンプレッサモデルM4>>>
コンプレッサモデルM4は、吸気弁モデルM3により既に推定されている直前(最新)の筒内吸入空気流量mc(k-1)と、後述するインタークーラモデルM5により既に推定されている直前(最新)のインタークーラ内圧力Pic(k-1)と、に基づいて、コンプレッサ35bから流出する空気(インタークーラ38に供給される空気)の流量であるコンプレッサ流出量mcmを推定する計算モデルである。
<<< Compressor model M4 >>>
The compressor model M4 has an in-cylinder intake air flow rate mc (k-1) immediately before (latest) already estimated by the intake valve model M3 and an immediately preceding (latest) already estimated by the intercooler model M5 described later. This is a calculation model for estimating the compressor outflow amount mcm, which is the flow rate of air flowing out from the compressor 35b (air supplied to the intercooler 38), based on the intercooler internal pressure Pic (k-1).

<<<<コンプレッサモデルの基本原理>>>>
本発明の発明者は、種々の検討を行った結果、以下の知見を得た。
<<<<< Basic Principle of Compressor Model >>>>
As a result of various studies, the inventors of the present invention have obtained the following knowledge.

(1)一般に、過給機35の単体としては、インタークーラ内圧力Pic(過給圧)とコンプレッサ流出量mcmとの関係は、図6にて破線で示されているように、コンプレッサ回転数Ncmに応じて様々に変化する。   (1) Generally, as a single unit of the supercharger 35, the relationship between the intercooler internal pressure Pic (supercharging pressure) and the compressor outflow amount mcm is indicated by the broken line in FIG. It varies depending on Ncm.

すなわち、コンプレッサ回転数Ncmを一定とした場合の、コンプレッサ流出量mcmとインタークーラ内圧力Picとの関係は、インタークーラ内圧力Pic及びコンプレッサ流出量mcmを座標軸とした場合に、原点方向(図6における図中左下方向)に開口した略楕円弧状の1本の曲線状となる(コンプレッサ特性線)。   That is, the relationship between the compressor outflow amount mcm and the intercooler internal pressure Pic when the compressor rotational speed Ncm is constant is the origin direction (FIG. 6) when the intercooler internal pressure Pic and the compressor outflow amount mcm are used as coordinate axes. In the left lower direction in the figure) is a single curve with a substantially elliptical arc shape (compressor characteristic line).

このコンプレッサ特性線の、インタークーラ内圧力Pic−コンプレッサ流出量mcm座標系における形状及び位置は、図6に示されているように、コンプレッサ回転数Ncmに応じて変化する。具体的には、コンプレッサ回転数Ncmが増加すると、コンプレッサ特性線が外側(原点から離れる方向)にシフトする。そして、異なるコンプレッサ回転数Ncmに対応する、複数のコンプレッサ特性線が、ほぼ同心楕円弧状に配列される。   The shape and position of the compressor characteristic line in the intercooler internal pressure Pic-compressor outflow amount mcm coordinate system vary according to the compressor rotational speed Ncm, as shown in FIG. Specifically, when the compressor rotation speed Ncm increases, the compressor characteristic line shifts outward (in a direction away from the origin). A plurality of compressor characteristic lines corresponding to different compressor rotation speeds Ncm are arranged in a substantially concentric elliptical arc shape.

他方、過給機35の単体としてではなく、これを備えた内燃機関システム1としては、その定常運転状態では、インタークーラ内圧力Picは、当該定常運転状態にてコンプレッサ流出量mcmと一致する筒内吸入空気流量mcの関数として表され得る。すなわち、当該定常運転状態における両者の関係(吸気量−過給圧定常関係)は、コンプレッサ回転数Ncmによらず、上述のようにほぼ同心楕円弧状に配列された複数のコンプレッサ特性線とそれぞれ1回ずつ交差する1本の曲線状となる(吸気量−過給圧定常線:図6における実線で示されている曲線参照)。なお、かかる吸気量−過給圧定常関係及び吸気量−過給圧定常線は、実験(ベンチテスト)によって予め取得され得る。   On the other hand, in the internal combustion engine system 1 provided with the turbocharger 35, not as a single unit, the intercooler internal pressure Pic is equal to the compressor outflow amount mcm in the steady operation state. It can be expressed as a function of the internal intake air flow rate mc. That is, the relationship between the two in the steady operation state (the intake air amount-supercharging pressure steady relationship) is 1 for each of the plurality of compressor characteristic lines arranged in a substantially concentric elliptical arc shape as described above, regardless of the compressor rotational speed Ncm. One curve intersects each time (intake amount-supercharging pressure steady line: see the curve shown by the solid line in FIG. 6). The intake air amount-supercharging pressure steady relationship and the intake air amount-supercharging pressure steady line can be acquired in advance by an experiment (bench test).

この吸気量−過給圧定常線上の、特定の1点は、定常運転状態の条件を満たす特定の運転状態におけるコンプレッサ流出量mcm(=筒内吸入空気流量mc)とインタークーラ内圧力Picとを示すものである。そして、当該運転状態におけるコンプレッサ回転数Ncmは、一義的に定まる。すなわち、吸気量−過給圧定常線上の、特定の1点は、特定の前記運転状態におけるコンプレッサ回転数Ncmに対応する1本のコンプレッサ特性線と、吸気量−過給圧定常線と、の交点となる(図6における丸印参照)。   A specific point on the intake air amount-supercharging pressure steady line indicates the compressor outflow amount mcm (= cylinder intake air flow rate mc) and the intercooler internal pressure Pic in a specific operation state that satisfies the conditions of the steady operation state. It is shown. And the compressor rotation speed Ncm in the said operation state is decided uniquely. That is, a specific point on the intake air amount-supercharging pressure steady line is a compressor characteristic line corresponding to the compressor rotation speed Ncm in the specific operation state, and an intake air amount-supercharging pressure steady line. Intersection points (see circles in FIG. 6).

したがって、コンプレッサ回転数Ncmを精度よく推定することができれば、この推定値に対応する特定の前記運転状態におけるインタークーラ内圧力Picやコンプレッサ流出量mcm(すなわち暫定過給圧Pic_tarや暫定筒内吸入空気流量mc_tar)が特定される。これらを用いることで、定常運転状態の条件を満たさない実際の運転状態における実際のコンプレッサ流出量mcmが、高い精度にて推定され得る。   Therefore, if the compressor rotational speed Ncm can be accurately estimated, the intercooler internal pressure Pic and the compressor outflow amount mcm (that is, the provisional supercharging pressure Pic_tar and the provisional in-cylinder intake air in the specific operation state corresponding to the estimated value). The flow rate mc_tar) is specified. By using these, the actual compressor outflow mcm in the actual operation state that does not satisfy the conditions of the steady operation state can be estimated with high accuracy.

すなわち、実際のコンプレッサ流出量mcmは、定常運転状態を前提とした暫定筒内吸入空気流量mc_tarに対して、実際の運転状態の定常運転状態からのズレに基づく補正を行うことで取得される。具体的には、図7を参照すると、ΔPic(暫定過給圧Pic_tarとインタークーラ内圧力Picとの偏差)と所定係数Kとの積によって算出される補正値Δmcmで暫定筒内吸入空気流量mc_tarを補正することで、実際のコンプレッサ流出量mcmが算出される。   That is, the actual compressor outflow amount mcm is acquired by performing correction based on the deviation from the normal operation state of the actual operation state with respect to the provisional in-cylinder intake air flow rate mc_tar assuming the normal operation state. Specifically, referring to FIG. 7, the provisional in-cylinder intake air flow rate mc_tar with a correction value Δmcm calculated by the product of ΔPic (deviation between provisional supercharging pressure Pic_tar and intercooler internal pressure Pic) and a predetermined coefficient K. Is corrected, the actual compressor outflow mcm is calculated.

ところで、取得すべき実際のコンプレッサ流出量mcmは、図7に示されているように、特定のコンプレッサ回転数Ncmに対応する1本のコンプレッサ特性線上の点に対応する値となるはずである。   Incidentally, the actual compressor flow rate mcm to be acquired should be a value corresponding to a point on one compressor characteristic line corresponding to a specific compressor rotation speed Ncm, as shown in FIG.

ここで、上述の係数Kの値を、暫定過給圧Pic_tarによって定まる一定値(例えば暫定過給圧Pic_tarにおけるコンプレッサ特性線の接線の傾き)とした場合、ΔPicが充分小さいときには、取得されたコンプレッサ流出量mcmと実際値との誤差は小さい。しかしながら、ΔPicが大きいときには、誤差が大きくなる。   Here, when the value of the coefficient K is a constant value determined by the provisional supercharging pressure Pic_tar (for example, the slope of the tangent to the compressor characteristic line at the provisional supercharging pressure Pic_tar), when ΔPic is sufficiently small, the acquired compressor The error between the outflow mcm and the actual value is small. However, when ΔPic is large, the error becomes large.

そこで、本実施形態においては、係数Kは、暫定過給圧Pic_tarとΔPicと基づいて決定される。すなわち、係数Kは、ROM40bに格納されたテーブルMAPK(Pic_tar,ΔPic)に基づいて決定される。   Therefore, in the present embodiment, the coefficient K is determined based on the provisional supercharging pressure Pic_tar and ΔPic. That is, the coefficient K is determined based on the table MAPK (Pic_tar, ΔPic) stored in the ROM 40b.

(2)過給機35を備えた内燃機関システム1においては、当該過給機35の応答遅れが無視できない。よって、暫定筒内吸入空気流量mc_tarや暫定過給圧Pic_tarは、過給機35の応答遅れを考慮した値とする必要がある。   (2) In the internal combustion engine system 1 including the supercharger 35, the response delay of the supercharger 35 cannot be ignored. Therefore, the provisional in-cylinder intake air flow rate mc_tar and the provisional supercharging pressure Pic_tar need to be values considering the response delay of the supercharger 35.

この応答遅れを考慮すると、現在の実際のコンプレッサ回転数Ncmに対応する、吸気量−過給圧定常線上の点(Pic_tar, mc_tar:図7における丸印の点)は、現在の筒内吸入空気流量mcに対応する第1の点(図7における白抜きの菱形の点)と、現在のインタークーラ内圧力Picに対応する第2の点(図7における黒塗りの菱形の点)と、の間に位置するものと仮定され得る。   Taking this response delay into account, the point on the intake air-supercharging pressure steady line (Pic_tar, mc_tar: circled points in FIG. 7) corresponding to the current actual compressor speed Ncm is the current in-cylinder intake air A first point corresponding to the flow rate mc (a white diamond point in FIG. 7) and a second point corresponding to the current intercooler internal pressure Pic (a black diamond point in FIG. 7) It can be assumed to be in between.

ここで、過給機35を備えた内燃機関システム1における定常運転状態(このとき吸入空気量Gaと筒内吸入空気流量mcとは一致する)では、コンプレッサ回転数Ncmは、図8の(i)に示されているように、吸気通路における吸入空気の質量流量である吸入空気量Gaの関数として表される(吸気量−回転数定常線)。   Here, in a steady operation state in the internal combustion engine system 1 including the supercharger 35 (at this time, the intake air amount Ga and the in-cylinder intake air flow rate mc coincide with each other), the compressor rotational speed Ncm is set to (i ), It is expressed as a function of the intake air amount Ga which is the mass flow rate of the intake air in the intake passage (intake amount-rotational speed steady line).

よって、現在の実際のコンプレッサ回転数Ncmに対応する、吸気量−回転数定常線上の点(図8の(i)における丸印の点)は、現在の筒内吸入空気流量mcに対応する第1の点(図8の(i)における白抜きの菱形の点)と、現在のインタークーラ内圧力Picと吸気量−過給圧定常線とによって取得される暫定吸入空気量Ga_pic(図7参照)に対応する第2の点(図8の(i)における黒塗りの菱形の点)と、の間に位置するものと仮定され得る。これらに基づいて、現在の実際のコンプレッサ回転数Ncmが、精度よく推定され得る。   Therefore, the point on the intake air amount-rotational speed steady line corresponding to the current actual compressor speed Ncm (the circled point in (i) of FIG. 8) corresponds to the current in-cylinder intake air flow rate mc. The provisional intake air amount Ga_pic (see FIG. 7) acquired by the point 1 (the white diamond point in FIG. 8 (i)), the current intercooler internal pressure Pic and the intake air amount-supercharging pressure steady line. )) (A black diamond point in FIG. 8 (i)) corresponding to the second point. Based on these, the current actual compressor speed Ncm can be accurately estimated.

具体的には、図8の(i)を参照すると、現在の筒内吸入空気流量mcと吸気量−回転数定常関係とに基づいて、第一暫定回転数Ncm_mcが取得される。また、暫定吸入空気量Ga_picと吸気量−回転数定常関係とに基づいて、第二暫定回転数Ncm_picが取得される。   Specifically, referring to (i) of FIG. 8, the first provisional rotational speed Ncm_mc is acquired based on the current in-cylinder intake air flow rate mc and the intake air amount-steady rotational speed relationship. Further, based on the temporary intake air amount Ga_pic and the intake air amount-rotational speed steady relationship, the second temporary rotational speed Ncm_pic is acquired.

そして、図8の(ii)に示されているように、第一暫定回転数Ncm_mc及び第二暫定回転数Ncm_picに基づいて、過渡的なコンプレッサ回転数Ncmの変化を、ステップ変化に対して遅れを考慮したものとして無駄時間や一次遅れを用いて推定することで、コンプレッサ回転数Ncmの推定値(丸印の点)が取得される。この無駄時間や一次遅れは、コンプレッサ回転数センサを搭載したベンチテスト用システムを用いたベンチテストにて様々な回転数変化をモデル化することによって、予め取得され得る。   Then, as shown in FIG. 8 (ii), based on the first temporary rotational speed Ncm_mc and the second temporary rotational speed Ncm_pic, the change in the transient compressor rotational speed Ncm is delayed with respect to the step change. As a result of estimation using dead time and first-order lag, the estimated value (circled point) of the compressor rotation speed Ncm is acquired. This dead time or first-order lag can be acquired in advance by modeling various changes in the rotational speed in a bench test using a bench test system equipped with a compressor rotational speed sensor.

<<<<コンプレッサモデルのブロック図>>>>
図9は、図2に示されているコンプレッサモデルM4におけるコンプレッサ流出量mcmの取得に関する構成の詳細を示す機能ブロック図である。以下、図9を参照すると、コンプレッサモデルM4には、暫定吸入空気量取得部M41と、コンプレッサ回転数推定部M42と、暫定筒内吸入空気流量取得部M43と、暫定過給圧取得部M44と、演算部M45ないしM47と、が含まれる。
<<<<< Block diagram of compressor model >>>>
FIG. 9 is a functional block diagram showing details of a configuration relating to acquisition of the compressor outflow amount mcm in the compressor model M4 shown in FIG. Referring to FIG. 9, the compressor model M4 includes a provisional intake air amount acquisition unit M41, a compressor rotation speed estimation unit M42, a provisional cylinder intake air flow rate acquisition unit M43, and a provisional supercharging pressure acquisition unit M44. And arithmetic units M45 to M47.

暫定吸入空気量取得部M41は、吸気量−過給圧定常関係を規定する吸気量−過給圧定常マップ(図7における実線の曲線参照)と、後述するインタークーラモデルM5により既に推定されている直前(最新)のインタークーラ内圧力Pic(k-1)と、に基づいて、暫定吸入空気量Ga_picを取得する。   The provisional intake air amount acquisition unit M41 is already estimated by an intake air amount-supercharging pressure steady map (see a solid curve in FIG. 7) that defines the intake air amount-supercharging pressure steady relationship and an intercooler model M5 described later. The temporary intake air amount Ga_pic is acquired based on the intercooler internal pressure Pic (k−1) immediately before (latest).

コンプレッサ回転数推定部M42は、吸気弁モデルM3によって既に推定されている筒内吸入空気流量mc(k-1)と、暫定吸入空気量取得部M41によって取得された暫定吸入空気量Ga_picと、吸気量−回転数定常関係を規定する吸気量−回転数定常マップ(図8における(i)参照)と、に基づいて、コンプレッサ回転数Ncmを推定する。このコンプレッサ回転数推定部M42の内容及び機能の詳細については後述する。   The compressor rotation speed estimation unit M42 includes the in-cylinder intake air flow rate mc (k-1) already estimated by the intake valve model M3, the provisional intake air amount Ga_pic acquired by the provisional intake air amount acquisition unit M41, and the intake air The compressor rotation speed Ncm is estimated on the basis of the intake air amount-rotation speed steady map (see (i) in FIG. 8) that defines the amount-rotation speed steady relationship. Details of the contents and functions of the compressor rotation speed estimation unit M42 will be described later.

暫定筒内吸入空気流量取得部M43は、コンプレッサ回転数推定部M42によって推定されたコンプレッサ回転数Ncmと、上述の吸気量−回転数定常マップと、に基づいて、暫定筒内吸入空気流量mc_tarを取得する。   The temporary in-cylinder intake air flow rate acquisition unit M43 calculates the temporary in-cylinder intake air flow rate mc_tar based on the compressor rotation speed Ncm estimated by the compressor rotation speed estimation unit M42 and the above-described intake air amount-rotation speed steady map. get.

暫定過給圧取得部M44は、暫定筒内吸入空気流量取得部M43によって取得された暫定筒内吸入空気流量mc_tarと、上述の吸気量−過給圧定常マップと、に基づいて、暫定過給圧Pic_tarを取得する。   The provisional supercharging pressure acquisition unit M44 performs provisional supercharging based on the provisional in-cylinder intake air flow rate mc_tar acquired by the provisional in-cylinder intake air flow rate acquisition unit M43 and the above-described intake air amount-supercharging pressure steady map. Acquire pressure Pic_tar.

演算部M45は、暫定過給圧取得部M44によって取得された暫定過給圧Pic_tarと、上述の直前(最新)のインタークーラ内圧力Pic(k-1)と、の差ΔPicを算出する。   The calculation unit M45 calculates a difference ΔPic between the provisional supercharging pressure Pic_tar acquired by the provisional supercharging pressure acquisition unit M44 and the immediately preceding (latest) intercooler internal pressure Pic (k−1).

演算部M46は、演算部M45にて算出されたΔPicに、上述の所定のゲイン(係数)Kを乗算することで、コンプレッサ流出量補正値Δmcmを算出する。   The calculation unit M46 calculates the compressor outflow amount correction value Δmcm by multiplying ΔPic calculated by the calculation unit M45 by the predetermined gain (coefficient) K described above.

演算部M47は、演算部M46にて算出されたコンプレッサ流出量補正値Δmcmを、上述の暫定筒内吸入空気流量mc_tarに加算することで、コンプレッサ流出量mcm(k-1)を算出(取得あるいは推定)する。   The calculation unit M47 calculates (acquires or acquires the compressor outflow amount mcm (k-1) by adding the compressor outflow amount correction value Δmcm calculated by the calculation unit M46 to the above-described provisional in-cylinder intake air flow rate mc_tar. presume.

図10は、図9に示されているコンプレッサ回転数推定部M42の構成の詳細を示す機能ブロック図である。   FIG. 10 is a functional block diagram showing details of the configuration of the compressor rotation speed estimation unit M42 shown in FIG.

以下、図9を参照すると、コンプレッサ回転数推定部M42には、第一暫定回転数取得部M421と、第二暫定回転数取得部M422と、演算部M423と、無駄時間演算部M424と、一次遅れ演算部M425と、演算部M426と、が含まれる。なお、演算部M423、無駄時間演算部M424、一次遅れ演算部M425、及び演算部M426によって、本発明の回転数推定値取得手段の主要な部分が構成されている。   Hereinafter, referring to FIG. 9, the compressor rotation speed estimation unit M42 includes a first temporary rotation speed acquisition unit M421, a second temporary rotation speed acquisition unit M422, a calculation unit M423, a dead time calculation unit M424, A delay calculation unit M425 and a calculation unit M426 are included. The calculation unit M423, the dead time calculation unit M424, the first-order lag calculation unit M425, and the calculation unit M426 constitute the main part of the rotational speed estimated value acquisition unit of the present invention.

第一暫定回転数取得部M421は、吸気弁モデルM3によって既に推定されている筒内吸入空気流量mc(k-1)と、上述の吸気量−回転数定常マップと、に基づいて、コンプレッサ35bの回転数の暫定値である第一暫定回転数Ncm_mcを取得する。   The first provisional rotational speed acquisition unit M421 generates a compressor 35b based on the in-cylinder intake air flow rate mc (k-1) that has already been estimated by the intake valve model M3 and the above-described intake air amount-rotational speed steady map. The first provisional rotational speed Ncm_mc, which is a provisional value of the rotational speed, is acquired.

第二暫定回転数取得部M422は、暫定吸入空気量Ga_picと、上述の吸気量−回転数定常マップと、に基づいて、コンプレッサ35bの回転数の他の暫定値である第二暫定回転数Ncm_picを取得する。   The second provisional rotational speed acquisition unit M422, based on the provisional intake air amount Ga_pic and the above-described intake air amount-revolution number steady map, the second provisional revolution number Ncm_pic, which is another provisional value of the rotational speed of the compressor 35b. To get.

演算部M423、無駄時間演算部M424、一次遅れ演算部M425、及び演算部M426は、第一暫定回転数Ncm_mcと第二暫定回転数Ncm_picとに基づいて、過渡的なコンプレッサ35bの回転数の変化を推定することで、コンプレッサ回転数Ncmを取得する。   The calculation unit M423, the dead time calculation unit M424, the first-order lag calculation unit M425, and the calculation unit M426 are based on the first temporary rotation speed Ncm_mc and the second temporary rotation speed Ncm_pic, and the change in the rotational speed of the compressor 35b is transient To obtain the compressor rotation speed Ncm.

再び図2を参照すると、コンプレッサモデルM4は、また、コンプレッサ付与エネルギーEcmを推定するモデルでもある。このコンプレッサ付与エネルギーEcmは、本モデルの一部を表す一般式である下記(5)式、コンプレッサ効率η、コンプレッサ流出量mcm、値Pic/Pa(インタークーラ内圧力Picを吸気圧力Paで除した値)、及び吸気温度Taにより算出される(下記(5)式の導出過程については特開2006−70881号公報を参照)。

Figure 0004671068
Referring to FIG. 2 again, the compressor model M4 is also a model for estimating the compressor applied energy Ecm. This compressor imparted energy Ecm is a general expression representing a part of this model, the following equation (5), compressor efficiency η, compressor outflow mcm, value Pic / Pa (intercooler internal pressure Pic divided by intake pressure Pa) Value) and intake air temperature Ta (refer to Japanese Patent Laid-Open No. 2006-70881 for the derivation process of the following equation (5)).
Figure 0004671068

前記(5)式において、Cpは空気の定圧比熱である。また、コンプレッサ効率ηは、コンプレッサ流出量mcmと、コンプレッサ回転数Ncmと、に基づいて経験的に推定することができる。したがって、コンプレッサ効率ηは、コンプレッサ流出量mcm及びコンプレッサ回転数Ncmとコンプレッサ効率ηとの関係を規定するテーブルMAPETA、コンプレッサ流出量mcm及びコンプレッサ回転数Ncmに基づいて取得される。ここで、このコンプレッサ回転数Ncmは、コンプレッサ回転数検出センサを用いることなく、上述のコンプレッサ回転数推定部M42によって推定されたものである。   In the equation (5), Cp is the constant pressure specific heat of air. Further, the compressor efficiency η can be estimated empirically based on the compressor outflow amount mcm and the compressor rotation speed Ncm. Therefore, the compressor efficiency η is acquired based on the table MAPETA that defines the relationship between the compressor outflow amount mcm and the compressor rotational speed Ncm and the compressor efficiency η, the compressor outflow amount mcm and the compressor rotational speed Ncm. Here, the compressor rotation speed Ncm is estimated by the above-described compressor rotation speed estimation unit M42 without using the compressor rotation speed detection sensor.

ROM40bには、上述のテーブルMAPETAが、予め記憶されている(図11参照)。コンプレッサモデルM4は、このテーブルMAPETAと、上述のように推定されたコンプレッサ流出量mcm(k-1)及びコンプレッサ回転数Ncmと、から、コンプレッサ効率η(k-1)(=MAPETA(mcm(k-1),Ncm))を推定する。   The ROM 40b stores the above-described table MAPETA in advance (see FIG. 11). The compressor model M4 has a compressor efficiency η (k-1) (= MAPETA (mcm (k) from the table MAPETA, the compressor outflow mcm (k-1) and the compressor rotational speed Ncm estimated as described above. -1), Ncm)).

そして、コンプレッサモデルM4は、上述のように推定されたコンプレッサ効率η(k-1)及びコンプレッサ流出量mcm(k-1)と、値Pic(k-1)/Paと、現時点の吸気温度Taと、を上記(5)式に適用して同式の計算を行うことで、コンプレッサ付与エネルギーEcm(k-1)を推定する。ここで、値Pic(k-1)/Paは、後述するインタークーラモデルM5により既に推定されている直前(最新)のインタークーラ内圧力Pic(k-1)を、現時点の吸気圧力Paで除したものである。   The compressor model M4 includes the compressor efficiency η (k-1) and the compressor outflow mcm (k-1) estimated as described above, the value Pic (k-1) / Pa, and the current intake air temperature Ta. Is applied to the above equation (5) and the calculation of the equation is performed to estimate the compressor imparted energy Ecm (k-1). Here, the value Pic (k-1) / Pa is obtained by dividing the immediately preceding (latest) intercooler internal pressure Pic (k-1), which has already been estimated by the intercooler model M5 described later, by the current intake pressure Pa. It is a thing.

<<<インタークーラモデルM5>>>
インタークーラモデルM5は、本モデルを表す一般式である下記(6)及び(7)式、吸気温度Ta、インタークーラ部に流入する空気の流量(すなわちコンプレッサ流出量mcm)、コンプレッサ付与エネルギーEcm、並びに前記インタークーラ部から流出する空気の流量(すなわち、スロットル通過空気流量mt)から、インタークーラ内圧力Pic及びインタークーラ内温度Ticを算出するモデルである(下記(6)及び(7)式の導出過程については特開2006−70881号公報を参照)。
<< Intercooler model M5 >>
The intercooler model M5 is a general expression representing this model, the following expressions (6) and (7), the intake air temperature Ta, the flow rate of air flowing into the intercooler section (ie, compressor outflow mcm), compressor imparted energy Ecm, And a model for calculating the intercooler internal pressure Pic and the intercooler internal temperature Tic from the flow rate of the air flowing out from the intercooler section (that is, the throttle passing air flow rate mt) (the following formulas (6) and (7) (See JP 2006-70881 A for the derivation process).

なお、前記インタークーラ部は、インタークーラ38の他に、コンプレッサ35bの出口からスロットル弁36までの吸気通路を含む。また、下記(6)及び(7)式において、Vicは前記インタークーラ部の容積である。
d(Pic/Tic)/dt=(R/Vic)・(mcm−mt) …(6)
dPic/dt=κ・(R/Vic)・(mcm・Ta−mt・Tic)+(κ−1)/(Vic)・(Ecm−K・(Tic−Ta)) …(7)
The intercooler section includes an intake passage from the outlet of the compressor 35b to the throttle valve 36 in addition to the intercooler 38. In the following formulas (6) and (7), Vic is the volume of the intercooler section.
d (Pic / Tic) / dt = (R / Vic) ・ (mcm−mt) (6)
dPic / dt = κ · (R / Vic) · (mcm · Ta−mt · Tic) + (κ−1) / (Vic) · (Ecm−K · (Tic−Ta)) (7)

インタークーラモデルM5は、コンプレッサモデルM4により取得されたコンプレッサ流出量mcm(k-1)及びコンプレッサ付与エネルギーEcm(k-1)と、スロットルモデルM2により取得されたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、現時点の吸気温度Taと、を前記(6)及び(7)式の右辺に適用して同式の計算を行うことで、最新のインタークーラ内圧力Pic(k)及びインタークーラ内温度Tic(k)を推定する。   The intercooler model M5 includes the compressor outflow mcm (k-1) and the compressor applied energy Ecm (k-1) acquired by the compressor model M4, and the throttle passage air flow rate mt (k-1) acquired by the throttle model M2. ) And the current intake air temperature Ta are applied to the right side of the equations (6) and (7) to calculate the latest intercooler pressure Pic (k) and intercooler temperature. Estimate Tic (k).

<<<吸気管モデルM6>>>
吸気管モデルM6は、本モデルを表す一般式である下記(8)及び(9)式、前記吸気管部に流入する空気の流量(すなわちスロットル通過空気流量mt)、インタークーラ内温度(スロットル弁上流温度)Tic、並びに前記吸気管部から流出する空気の流量(すなわち筒内吸入空気流量mc)に基づいて、吸気管内圧力Pm及び吸気管内温度Tmを算出するモデルである。なお、下記(8)及び(9)式において、Vmは前記吸気管部の容積である。
d(Pm/Tm)/dt=(R/Vm)・(mt−mc) …(8)
dPm/dt=κ・(R/Vm)・(mt・Tic−mc・Tm) …(9)
<<< Intake pipe model M6 >>>
The intake pipe model M6 includes the following expressions (8) and (9), which are general expressions representing this model, the flow rate of air flowing into the intake pipe portion (that is, the air flow rate mt through the throttle), the intercooler temperature (throttle valve) This is a model for calculating the intake pipe internal pressure Pm and the intake pipe internal temperature Tm based on the upstream temperature (Tic) and the flow rate of the air flowing out from the intake pipe portion (that is, the in-cylinder intake air flow rate mc). In the following formulas (8) and (9), Vm is the volume of the intake pipe portion.
d (Pm / Tm) / dt = (R / Vm) ・ (mt−mc) (8)
dPm / dt = κ ・ (R / Vm) ・ (mt ・ Tic−mc ・ Tm) (9)

吸気管モデルM6は、スロットルモデルM2により取得されたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、吸気弁モデルM3により取得された筒内吸入空気流量mc(k-1)と、インタークーラモデルM5が推定した最新のインタークーラ内温度(スロットル弁上流温度)Tic(k)と、を前記(8)及び(9)式の右辺に適用して同式の計算を行うことで、最新の吸気管内圧力Pm(k)及び吸気管内温度Tm(k)を推定する。   The intake pipe model M6 includes a throttle passage air flow rate mt (k-1) acquired by the throttle model M2, a cylinder intake air flow rate mc (k-1) acquired by the intake valve model M3, and an intercooler model M5. By applying the latest intercooler internal temperature (throttle valve upstream temperature) Tic (k) estimated by the above equation to the right side of the above formulas (8) and (9), The pressure Pm (k) and the intake pipe temperature Tm (k) are estimated.

<<<吸気弁モデルM7>>>
吸気弁モデルM7は、上述の吸気弁モデルM3と同様のモデルを含んでいる。吸気弁モデルM7においては、吸気管モデルM6が推定した最新の吸気管内圧力Pm(k)及び吸気管内温度Tm(k)と、インタークーラモデルM5が推定した最新のインタークーラ内温度Tic(k)と、を、本モデルを表す一般式でありる前記(4)式に適用して同式の計算を行うことで、最新の筒内吸入空気流量mc(k)を算出する。
<<< Intake valve model M7 >>>
The intake valve model M7 includes a model similar to the intake valve model M3 described above. In the intake valve model M7, the latest intake pipe pressure Pm (k) and intake pipe temperature Tm (k) estimated by the intake pipe model M6, and the latest intercooler internal temperature Tic (k) estimated by the intercooler model M5. Are applied to the equation (4), which is a general equation representing this model, and the calculation of the equation is performed to calculate the latest in-cylinder intake air flow rate mc (k).

そして、吸気弁モデルM7は、上述のようにして算出した筒内吸入空気流量mc(k)に、現時点のエンジン回転数NE及び現時点の吸気バルブタイミングVTから算出される時間Tint(吸気弁27aが開弁してから閉弁するまでの時間)を乗じることで、筒内空気量の推定値である予測筒内空気量KLfwdを算出する。   In the intake valve model M7, the in-cylinder intake air flow rate mc (k) calculated as described above is added to the time Tint (the intake valve 27a is calculated from the current engine speed NE and the current intake valve timing VT). The predicted in-cylinder air amount KLfwd, which is an estimated value of the in-cylinder air amount, is calculated by multiplying the time from when the valve is opened to when it is closed.

<実施形態の動作の具体例>
次に、上述の構成を備えた本実施形態の制御装置4の動作の具体例について、フローチャートを用いて説明する。なお、フローチャートを示す図面においては、「ステップ」は“S”と略称されているものとする。
<Specific Example of Operation of Embodiment>
Next, a specific example of the operation of the control device 4 of the present embodiment having the above-described configuration will be described using a flowchart. In the drawing showing the flowchart, “step” is abbreviated as “S”.

<<スロットル弁開度推定>>
CPU40aは、図12に示されているスロットル弁開度推定ルーチン1200を、所定の演算周期ΔTt1(本例では2ms)の経過毎に実行する。
<< Throttle valve opening estimation >>
The CPU 40a executes the throttle valve opening estimation routine 1200 shown in FIG. 12 every elapse of a predetermined calculation cycle ΔTt1 (2 ms in this example).

CPU40aは、所定のタイミングにてルーチン1200の処理を開始する。ルーチン1200の処理が開始されると、まず、ステップ1205にて、変数iに「0」が設定される。次に、ステップ1210にて、変数iが遅延回数ntdlyと等しいか否かが判定される。この遅延回数ntdlyは、遅延時間TD(本例では64ms)を前記演算周期ΔTt1で除した値(本例では32)である。   The CPU 40a starts the routine 1200 at a predetermined timing. When the processing of the routine 1200 is started, first, in step 1205, “0” is set to the variable i. Next, in step 1210, it is determined whether or not the variable i is equal to the delay count ntdly. The number of delays ntdly is a value (32 in this example) obtained by dividing the delay time TD (64 ms in this example) by the calculation cycle ΔTt1.

ルーチン1200の処理の開始直後のこの時点では、変数iは「0」である。よって、ステップ1210の判定が「No」となり、処理がステップ1215に進行する。ステップ1215にて、CPU40aは、目標スロットル弁開度θtt(i)に目標スロットル弁開度θtt(i+1)の値を格納するとともに、続くステップ1220にて、予測スロットル弁開度θte(i)に予測スロットル弁開度θte(i+1)の値を格納する。以上の処理により、目標スロットル弁開度θtt(0)に目標スロットル弁開度θtt(1)の値が格納され、予測スロットル弁開度θte(0)に予測スロットル弁開度θte(1)の値が格納される。続いて、CPU40aは、ステップ1225にて変数iの値を「1」だけ増大させて、ステップ1210の処理に戻る。   At this time point immediately after the start of the routine 1200, the variable i is “0”. Therefore, the determination in step 1210 is “No”, and the process proceeds to step 1215. In step 1215, the CPU 40a stores the value of the target throttle valve opening θtt (i + 1) in the target throttle valve opening θtt (i), and in the following step 1220, the predicted throttle valve opening θte (i ) Stores the value of the predicted throttle valve opening θte (i + 1). With the above processing, the target throttle valve opening θtt (0) is stored in the target throttle valve opening θtt (0), and the predicted throttle valve opening θte (1) is stored in the predicted throttle valve opening θte (0). Stores the value. Subsequently, the CPU 40a increases the value of the variable i by “1” in step 1225, and returns to the processing of step 1210.

変数iの値が遅延回数ntdlyより小さい間は、再びステップ1215〜1225が実行される。すなわち、ステップ1215〜1225は、変数iの値が遅延回数ntdlyと等しくなるまで繰り返し実行される。これにより、目標スロットル弁開度θtt(i+1)の値が目標スロットル弁開度θtt(i)に順次シフトされ、予測スロットル弁開度θte(i+1)の値が予測スロットル弁開度θte(i)に順次シフトされて行く。   While the value of the variable i is smaller than the delay count ntdly, Steps 1215 to 1225 are executed again. That is, Steps 1215 to 1225 are repeatedly executed until the value of the variable i becomes equal to the delay count ntdly. As a result, the value of the target throttle valve opening θtt (i + 1) is sequentially shifted to the target throttle valve opening θtt (i), and the value of the predicted throttle valve opening θte (i + 1) is changed to the predicted throttle valve opening Shifted sequentially to θte (i).

変数iの値が遅延回数ntdlyと等しくなると、ステップ1210の判定が「Yes」となり、処理がステップ1230に進行する。ステップ1230にて、CPU40aは、現時点のアクセルペダル操作量Accpと図3のテーブルとに基づいて、今回の暫定目標スロットル弁開度θtt1を取得するとともに、これを遅延時間TD後の目標スロットル弁開度θttとするために目標スロットル弁開度θtt(ntdly)に格納する。   When the value of the variable i becomes equal to the delay count ntdly, the determination in step 1210 is “Yes”, and the process proceeds to step 1230. In step 1230, the CPU 40a obtains the current temporary target throttle valve opening θtt1 based on the current accelerator pedal operation amount Accp and the table of FIG. 3, and uses this to open the target throttle valve after the delay time TD. In order to obtain the degree θtt, the target throttle valve opening θtt (ntdly) is stored.

続いて、処理がステップ1235に進行する。このステップ1235にて、CPU40aは、前回の演算時点にて格納した予測スロットル弁開度θte(ntdly-1)と、ステップ1230にて格納した目標スロットル弁開度θtt(ntdly)と、前記(1)式(図12におけるステップ1235内に示された式参照)と、に基づいて、現時点から遅延時間TD後の予測スロットル弁開度θte(ntdly)を取得する。そして、CPU40aは、ステップ1240にて、実際のスロットル弁開度θtaが目標スロットル弁開度θtt(0)となるように、スロットル弁アクチュエータ36aに対して駆動信号を送出し、本ルーチンを一旦終了する。   Subsequently, the process proceeds to step 1235. In step 1235, the CPU 40a stores the predicted throttle valve opening θte (ntdly-1) stored at the previous calculation time, the target throttle valve opening θtt (ntdly) stored in step 1230, and the above (1 ) (See the formula shown in step 1235 in FIG. 12) and the predicted throttle valve opening θte (ntdly) after the delay time TD from the current time is acquired. In step 1240, the CPU 40a sends a drive signal to the throttle valve actuator 36a so that the actual throttle valve opening degree θta becomes the target throttle valve opening degree θtt (0), and this routine is temporarily terminated. To do.

このようにして、目標スロットル弁開度θttに関するメモリ(RAM40c)においては、本ルーチンが実行される毎に、メモリの内容が一つずつシフトされていく。そして、目標スロットル弁開度θtt(0)に格納された値が、電子制御スロットル弁ロジックA1によりスロットル弁アクチュエータ36aに出力される目標スロットル弁開度θttとして設定される。   In this way, in the memory (RAM 40c) relating to the target throttle valve opening θtt, the contents of the memory are shifted one by one each time this routine is executed. Then, the value stored in the target throttle valve opening θtt (0) is set as the target throttle valve opening θtt output to the throttle valve actuator 36a by the electronic control throttle valve logic A1.

すなわち、今回の本ルーチンの実行により目標スロットル弁開度θtt(ntdly)に格納された値は、その後本ルーチンが遅延回数ntdlyだけ繰り返されたとき(遅延時間TD後)に、θtt(0)に格納される。また、予測スロットル弁開度θteに関するメモリ(RAM40c)においては、同メモリ内のθte(m)に現時点から所定時間(m・ΔTt)経過後の予測スロットル弁開度θteが格納される。この場合の値mは、0〜ntdlyの整数である。   That is, the value stored in the target throttle valve opening θtt (ntdly) by this execution of this routine is set to θtt (0) when the routine is repeated for the delay number ntdly (after the delay time TD). Stored. Further, in the memory (RAM 40c) relating to the predicted throttle valve opening θte, the predicted throttle valve opening θte after a predetermined time (m · ΔTt) has elapsed from the current time is stored in θte (m) in the memory. In this case, the value m is an integer from 0 to ntdly.

<<筒内空気量推定>>
一方、CPU40aは、図13に示されている筒内空気量推定ルーチン1300を所定の演算周期ΔTt2(本例では8ms)の経過毎に実行することにより、現時点より先の時点の筒内空気量(予測筒内空気量KLfwd)を推定する。
<< In-cylinder air volume estimation >>
On the other hand, the CPU 40a executes the in-cylinder air amount estimation routine 1300 shown in FIG. 13 every elapse of a predetermined calculation cycle ΔTt2 (in this example, 8 ms), so that the in-cylinder air amount at a time earlier than the present time. (Predicted in-cylinder air amount KLfwd) is estimated.

具体的に説明すると、CPU40aは、所定のタイミングにて、ルーチン1300の処理を開始する。ルーチン1300の処理が開始されると、まず、ステップ1305にて、スロットルモデルM2によりスロットル通過空気流量mt(k-1)を算出するため、図14のフローチャートに示されているルーチン1400に処理が進行する。   Specifically, the CPU 40a starts processing of the routine 1300 at a predetermined timing. When the processing of the routine 1300 is started, first, in step 1305, in order to calculate the throttle passage air flow rate mt (k-1) by the throttle model M2, the processing is executed in the routine 1400 shown in the flowchart of FIG. proceed.

ルーチン1400においては、CPU40aは、まず、ステップ1405にて、上述のルーチン1200の実行によりメモリに格納されているθte(m)から、現時点より所定の時間間隔Δt0だけ後の時点と最も近い時点のスロットル弁開度として推定された予測スロットル弁開度θte(m)を、予測スロットル弁開度θt(k-1)として読み込む。ここで、所定の時間間隔Δt0は、本例では、特定の気筒の燃料噴射開始時期前の所定の時点(燃料噴射量を決定する必要がある最終の時点)から、同気筒の吸気行程における吸気弁27aの閉弁時(第2時点)までの時間である。   In the routine 1400, first, in step 1405, the CPU 40a determines the time closest to the time after a predetermined time interval Δt0 from the current time from θte (m) stored in the memory by executing the routine 1200 described above. The predicted throttle valve opening degree θte (m) estimated as the throttle valve opening degree is read as the predicted throttle valve opening degree θt (k−1). Here, in the present example, the predetermined time interval Δt0 is the intake air in the intake stroke of the cylinder from a predetermined time before the fuel injection start timing of the specific cylinder (the final time when the fuel injection amount needs to be determined). This is the time until the valve 27a is closed (second time point).

以下、説明の便宜上、前回の演算時点における前記予測スロットル弁開度θt(k-1)に対応する時点を前回推定時点t1とし、今回の演算時点における前記予測スロットル弁開度θt(k-1)に対応する時点を今回推定時点t2とする(第1時点、所定の時間間隔Δt0、前回推定時点t1及び今回推定時点t2の関係を示した模式図である図15を参照。)。   Hereinafter, for convenience of explanation, the time corresponding to the predicted throttle valve opening θt (k-1) at the previous calculation time is defined as the previous estimated time t1, and the predicted throttle valve opening θt (k-1 at the current calculation time). ) Is the current estimated time point t2 (see FIG. 15, which is a schematic diagram showing the relationship among the first time point, the predetermined time interval Δt0, the previous estimated time point t1, and the current estimated time point t2).

次に、処理がステップ1410に進行し、CPU40aは、前記(2)式のCt(θt)・At(θt)を、前記テーブルMAPCTATと予測スロットル弁開度θt(k-1)とから取得する。次いで、処理がステップ1415に進行し、CPU40aは、値(Pm(k-1)/Pic(k-1))と前記テーブルMAPΦとから、値Φ(Pm(k-1)/Pic(k-1))を取得する。ここで、値(Pm(k-1)/Pic(k-1))は、前回の図13のルーチンの実行時における後述するステップ1325にて算出された前回推定時点t1における吸気管内圧力Pm(k-1)を、前回の図13のルーチンの実行時における後述するステップ1320にて算出された前回推定時点t1におけるインタークーラ内圧力Pic(k-1)で除した値である。   Next, the process proceeds to step 1410, and the CPU 40a obtains Ct (θt) · At (θt) of the equation (2) from the table MAPCTAT and the predicted throttle valve opening θt (k-1). . Next, the process proceeds to step 1415, and the CPU 40a determines the value Φ (Pm (k-1) / Pic (k−) from the value (Pm (k−1) / Pic (k−1)) and the table MAPΦ. Get 1)). Here, the value (Pm (k-1) / Pic (k-1)) is the intake pipe pressure Pm () at the previous estimated time t1 calculated in step 1325 described later when the routine of FIG. This is a value obtained by dividing k-1) by the intercooler internal pressure Pic (k-1) at the previous estimated time point t1 calculated in step 1320 described later when the routine of FIG.

続いて、処理がステップ1420に進行し、CPU40aは、ステップ1410及びステップ1415にてそれぞれ取得された値と、スロットルモデルM2を表す前記(2)式(図14におけるステップ1420内に示された式参照)と、前回の図13のルーチンの実行時における後述するステップ1320にて算出された前回推定時点t1におけるインタークーラ内圧力Pic(k-1)及びインタークーラ内温度Tic(k-1)と、に基づいて、前回推定時点t1におけるスロットル通過空気流量mt(k-1)を算出する。そして、このルーチン1400が一旦終了して、処理が図13のステップ1310に進行する。   Subsequently, the process proceeds to step 1420, and the CPU 40a determines the value obtained in steps 1410 and 1415 and the expression (2) representing the throttle model M2 (the expression shown in step 1420 in FIG. 14). And the intercooler internal pressure Pic (k-1) and the intercooler internal temperature Tic (k-1) at the previous estimated time point t1 calculated in step 1320 described later when the routine of FIG. , The throttle passage air flow rate mt (k−1) at the previous estimated time point t1 is calculated. Then, this routine 1400 is temporarily terminated, and the process proceeds to step 1310 in FIG.

ステップ1310において、CPU40aは、吸気弁モデルM3を表す前記(4)式(図13におけるステップ1310内に示された式参照)の係数cを、前記テーブルMAPCと、現時点のエンジン回転数NE及び現時点の吸気バルブタイミングVTと、から取得する。同様に、CPU40aは、前記(4)式の値dを、前記テーブルMAPDと、現時点のエンジン回転数NE及び現時点の吸気バルブタイミングVTと、から取得する。   In step 1310, the CPU 40a uses the table MAPC, the current engine speed NE, the current engine speed NE, and the coefficient c in the equation (4) (see the equation shown in step 1310 in FIG. 13) representing the intake valve model M3. From the intake valve timing VT. Similarly, the CPU 40a acquires the value d of the equation (4) from the table MAPD, the current engine speed NE and the current intake valve timing VT.

さらに、CPU40aは、前記(4)式と、前回の本ルーチンの実行時における後述するステップ1320にて算出された前回推定時点t1におけるインタークーラ内温度Tic(k-1)と、前回の本ルーチンの実行時における後述するステップ1325にて算出された前回推定時点t1における吸気管内圧力Pm(k-1)及び吸気管内温度Tm(k-1)と、に基づいて、前回推定時点t1における筒内吸入空気流量mc(k-1)を算出する。   Further, the CPU 40a, the above equation (4), the intercooler internal temperature Tic (k-1) at the previous estimated time point t1 calculated in step 1320 described later at the time of execution of the previous main routine, and the previous main routine. Based on the intake pipe pressure Pm (k-1) and the intake pipe temperature Tm (k-1) at the previous estimated time t1 calculated in step 1325, which will be described later at the time of execution, the in-cylinder at the previous estimated time t1 The intake air flow rate mc (k-1) is calculated.

次に、処理がステップ1315に進行し、コンプレッサモデルM4によりコンプレッサ流出量mcm(k-1)及びコンプレッサ付与エネルギーEcm(k-1)を算出するため、図16のフローチャートに示されているルーチン1600に処理が進行する。   Next, the process proceeds to step 1315, and the routine 1600 shown in the flowchart of FIG. 16 is used to calculate the compressor outflow amount mcm (k-1) and the compressor applied energy Ecm (k-1) by the compressor model M4. The process proceeds.

ルーチン1600においては、CPU40aは、まず、ステップ1605にて、上述のステップ1310にて取得された前回推定時点t1における筒内吸入空気流量mc(k-1)と、吸気量−回転数定常マップMAPGa-Ncmと、に基づいて、コンプレッサ35bの回転数の暫定値である第一暫定回転数Ncm_mcを取得する。   In the routine 1600, the CPU 40a, first, in step 1605, the in-cylinder intake air flow rate mc (k-1) at the previous estimated time t1 acquired in step 1310 described above, and the intake air amount-rotation speed steady map MAPGa. Based on -Ncm, a first provisional rotational speed Ncm_mc that is a provisional value of the rotational speed of the compressor 35b is acquired.

次に、ステップ1610にて、CPU40aは、前回の図13のルーチンの実行時における後述するステップ1320にて算出された前回推定時点t1におけるインタークーラ内圧力Pic(k-1)と、吸気量−過給圧定常マップMAPGa-Picと、に基づいて、暫定吸入空気量Ga_picを取得する。   Next, in step 1610, the CPU 40a determines the intercooler internal pressure Pic (k-1) at the previous estimated time t1 calculated in step 1320, which will be described later, when the routine of FIG. Based on the supercharging pressure steady map MAPGa-Pic, the provisional intake air amount Ga_pic is acquired.

続いて、ステップ1615にて、CPU40aは、ステップ1605にて取得された暫定吸入空気量Ga_picと、吸気量−回転数定常マップと、に基づいて、コンプレッサ35bの回転数の他の暫定値である第二暫定回転数Ncm_picを取得する。   Subsequently, at step 1615, the CPU 40a is another provisional value of the rotation speed of the compressor 35b based on the temporary intake air amount Ga_pic acquired at step 1605 and the intake air amount-rotation speed steady map. Obtain the second provisional rotation speed Ncm_pic.

その後、ステップ1620にて、CPU40aは、第一暫定回転数Ncm_mcと第二暫定回転数Ncm_picとに基づいて、無駄時間や一次遅れを用いて過渡的なコンプレッサ35bの回転数の変化を推定することで、コンプレッサ回転数Ncmを取得する(図8参照)。   Thereafter, in step 1620, the CPU 40a estimates a transient change in the rotational speed of the compressor 35b using dead time and first-order lag based on the first temporary rotational speed Ncm_mc and the second temporary rotational speed Ncm_pic. Thus, the compressor rotation speed Ncm is acquired (see FIG. 8).

上述のようにしてコンプレッサ回転数Ncmの推定が行われた後、処理がステップ1625に進行し、CPU40aは、推定されたコンプレッサ回転数Ncmと、吸気量−回転数定常マップMAPGa-Ncmと、に基づいて、暫定筒内吸入空気流量mc_tarを取得する。次に、処理がステップ1630に進行し、CPU40aは、ステップ1625にて取得された暫定筒内吸入空気流量mc_tarと、吸気量−過給圧定常マップMAPGa-Picと、に基づいて、暫定過給圧Pic_tarを取得する。   After the compressor rotation speed Ncm is estimated as described above, the process proceeds to step 1625, and the CPU 40a determines the estimated compressor rotation speed Ncm and the intake air amount-rotation speed steady map MAPGa-Ncm. Based on this, the provisional cylinder intake air flow rate mc_tar is acquired. Next, the process proceeds to step 1630, and the CPU 40a performs provisional supercharging based on the provisional in-cylinder intake air flow rate mc_tar obtained in step 1625 and the intake air amount-supercharging pressure steady map MAPGa-Pic. Acquire pressure Pic_tar.

上述のようにして暫定過給圧Pic_tarが取得された後、処理がステップ1635に進行し、CPU40aは、この暫定過給圧Pic_tarと、上述の時点t1におけるインタークーラ内圧力Pic(k-1)と、の差ΔPicを算出する。   After the provisional supercharging pressure Pic_tar is acquired as described above, the process proceeds to Step 1635, and the CPU 40a and the intercooler internal pressure Pic (k-1) at the above-described time t1 are processed by the CPU 40a. And the difference ΔPic is calculated.

次に、処理がステップ1640に進行し、CPU40aは、上述のインタークーラ内圧力Pic(k-1)及びΔPicと、上述のテーブルMAPK(Pic_tar,ΔPic)と、に基づいて、ゲインKを取得する。   Next, the process proceeds to step 1640, and the CPU 40a acquires the gain K based on the intercooler internal pressures Pic (k-1) and ΔPic and the above-described table MAPK (Pic_tar, ΔPic). .

続いて、処理がステップ1645に進行し、CPU40aは、このゲインKと上述の値ΔPicとを乗算することで、コンプレッサ流出量補正値Δmcmを算出する。次いで、処理がステップ1650に進行し、CPU40aは、ステップ1640にて算出された補正値Δmcmを、前回推定時点t1における筒内吸入空気流量mc(k-1)に加算することで、前回推定時点t1におけるコンプレッサ流出量mcm(k-1)を算出する。   Subsequently, the process proceeds to step 1645, and the CPU 40a multiplies the gain K and the above-described value ΔPic to calculate the compressor outflow amount correction value Δmcm. Next, the process proceeds to step 1650, and the CPU 40a adds the correction value Δmcm calculated in step 1640 to the in-cylinder intake air flow rate mc (k-1) at the previous estimated time t1, thereby obtaining the previous estimated time. The compressor outflow mcm (k-1) at t1 is calculated.

その後、処理がステップ1660に進行し、CPU40aは、前記テーブルMAPETAと、ステップ1620にて推定されたコンプレッサ回転数Ncmと、に基づいて、コンプレッサ効率η(k-1)を取得する。   Thereafter, the process proceeds to step 1660, and the CPU 40a acquires the compressor efficiency η (k−1) based on the table MAPETA and the compressor rotational speed Ncm estimated in step 1620.

最後に、処理がステップ1665に進行し、CPU40aは、前回の図13のルーチンの実行時における後述するステップ1320にて算出された前回推定時点t1におけるインタークーラ内圧力Pic(k-1)を現時点の吸気圧力Paで除した値Pic(k-1)/Paと、ステップ1650にて算出されたコンプレッサ流出量mcm(k-1)と、ステップ1660にて取得されたコンプレッサ効率η(k-1)と、現時点の吸気温度Taと、コンプレッサモデルM4の一部を表す前記(5)式(図16におけるステップ1665内に示された式参照)と、に基づいて、前回推定時点t1におけるコンプレッサ付与エネルギーEcm(k-1)を算出する。そして、このルーチン1600が一旦終了して、処理が図13のステップ1320に進行する。   Finally, the process proceeds to step 1665, and the CPU 40a calculates the intercooler internal pressure Pic (k-1) at the previous estimated time t1 calculated in step 1320, which will be described later when the routine of FIG. The value Pic (k-1) / Pa divided by the intake pressure Pa of the compressor, the compressor outflow mcm (k-1) calculated in step 1650, and the compressor efficiency η (k-1) acquired in step 1660 ), The current intake air temperature Ta, and the equation (5) representing a part of the compressor model M4 (see the equation shown in step 1665 in FIG. 16), the compressor application at the previous estimated time t1 The energy Ecm (k-1) is calculated. Then, this routine 1600 is temporarily terminated, and the process proceeds to step 1320 in FIG.

ステップ1320にて、CPU40aは、インタークーラモデルM5を表す前記(6)及び(7)式を離散化した式(差分方程式:図13におけるステップ1320内に示された式参照)と、上述のステップ1305及びステップ1315にてそれぞれ算出したスロットル通過空気流量mt(k-1)、コンプレッサ流出量mcm(k-1)、及びコンプレッサ付与エネルギーEcm(k-1)と、に基づいて、今回推定時点t2におけるインタークーラ内圧力Pic(k)と、このインタークーラ内圧力Pic(k)を今回推定時点t2におけるインタークーラ内温度Tic(k)にて除した値{Pic/Tic}(k)と、を算出する。   In step 1320, the CPU 40a discretizes the equations (6) and (7) representing the intercooler model M5 (difference equation: see the equation shown in step 1320 in FIG. 13) and the above-described steps. Based on the throttle passage air flow rate mt (k-1), the compressor outflow amount mcm (k-1), and the compressor imparted energy Ecm (k-1) calculated in 1305 and step 1315, respectively, the current estimated time t2 Intercooler internal pressure Pic (k) and a value {Pic / Tic} (k) obtained by dividing the intercooler internal pressure Pic (k) by the intercooler internal temperature Tic (k) at the present estimated time t2. calculate.

なお、Δtは、このインタークーラモデルM5による計算(ステップ1320)及び後述する吸気管モデルM6による計算(ステップ1325)で使用される離散間隔であり、下記の式により表される。
Δt=t2−t1
Δt is a discrete interval used in the calculation by the intercooler model M5 (step 1320) and the calculation by the intake pipe model M6 described later (step 1325), and is expressed by the following equation.
Δt = t2−t1

すなわち、ステップ1320においては、前回推定時点t1におけるインタークーラ内圧力Pic(k-1)及びインタークーラ内温度Tic(k-1)等から、今回推定時点t2におけるインタークーラ内圧力Pic(k)及びインタークーラ内温度Tic(k)が算出される。   That is, in step 1320, the intercooler internal pressure Pic (k) at the current estimated time t2 and the intercooler internal pressure Pic (k-1) at the previous estimated time t1 and the intercooler internal temperature Tic (k-1) and the like. Intercooler internal temperature Tic (k) is calculated.

次に、処理がステップ1325に進行し、CPU40aは、吸気管モデルM6を表す前記(8)及び(9)式を離散化した式(差分方程式:図13におけるステップ1325内に示された式参照)と、上述のステップ1305及びステップ1310にてそれぞれ算出されたスロットル通過空気流量mt(k-1)及び筒内吸入空気流量mc(k-1)と、前回の本ルーチンの実行時におけるステップ1320にて算出された前回推定時点t1におけるインタークーラ内温度Tic(k-1)と、に基づいて、今回推定時点t2における吸気管内圧力Pm(k)と、この吸気管内圧力Pm(k)を今回推定時点t2における吸気管内温度Tm(k)にて除した値{Pm/Tm}(k)と、を算出する。   Next, the processing proceeds to step 1325, and the CPU 40a discretizes the above-described equations (8) and (9) representing the intake pipe model M6 (difference equation: see the equation shown in step 1325 in FIG. 13). ), The throttle passage air flow rate mt (k-1) and the in-cylinder intake air flow rate mc (k-1) calculated in Steps 1305 and 1310, respectively, and Step 1320 in the previous execution of this routine. Based on the intercooler internal temperature Tic (k-1) at the previous estimated time point t1 calculated in step 4, the intake pipe internal pressure Pm (k) at the current estimated time point t2 and the intake pipe internal pressure Pm (k) are calculated this time. A value {Pm / Tm} (k) divided by the intake pipe temperature Tm (k) at the estimated time t2 is calculated.

すなわち、ステップ1325においては、前回推定時点t1における吸気管内圧力Pm(k-1)及び吸気管内温度Tm(k-1)等から、今回推定時点t2における吸気管内圧力Pm(k)及び吸気管内温度Tm(k)が算出される。   That is, in step 1325, the intake pipe pressure Pm (k) and the intake pipe temperature at the current estimated time t2 are determined from the intake pipe pressure Pm (k-1) and the intake pipe temperature Tm (k-1) at the previous estimated time t1. Tm (k) is calculated.

続いて、処理がステップ1330に進行し、CPU40aは、吸気弁モデルM7を表す前記(4)式を用いて、今回推定時点t2における筒内吸入空気流量mc(k)を算出する。   Subsequently, the process proceeds to step 1330, and the CPU 40a calculates the in-cylinder intake air flow rate mc (k) at the current estimated time t2 using the above equation (4) representing the intake valve model M7.

このとき、係数c及び値dとして、上述のステップ1310にて取得された値が用いられる。また、インタークーラ内温度Tic(k)、吸気管内圧力Pm(k)、及び吸気管内温度Tm(k)は、上述のステップ1320及びステップ1325にてそれぞれ算出された今回推定時点t2における値(最新の値)が用いられる。   At this time, the values acquired in step 1310 described above are used as the coefficient c and the value d. Further, the intercooler internal temperature Tic (k), the intake pipe internal pressure Pm (k), and the intake pipe internal temperature Tm (k) are the values at the current estimated time t2 calculated in the above-described step 1320 and step 1325 (latest). Value) is used.

そして、CPU40aは、続くステップ1335にて、現時点のエンジン回転数NEと現時点の吸気バルブタイミングVTとにより求められる吸気弁開弁時間(吸気弁27aが開弁してから閉弁するまでの時間)Tintを計算し、さらに、続くステップ1340にて、前記今回推定時点t2における筒内吸入空気流量mc(k)に吸気弁開弁時間Tintを乗じることで予測筒内空気量KLfwdを算出し、本ルーチンを一旦終了する。   In step 1335, the CPU 40a then determines the intake valve opening time determined by the current engine speed NE and the current intake valve timing VT (the time from when the intake valve 27a is opened until it is closed). Tint is calculated, and further, in the following step 1340, the estimated in-cylinder air amount KLfwd is calculated by multiplying the in-cylinder intake air flow rate mc (k) at the current estimated time t2 by the intake valve opening time Tint. The routine is temporarily terminated.

以上のように算出される予測筒内空気量KLfwdについて、さらに説明する。ここで、説明の便宜上、クランクシャフト23が360°回転する時間よりも図13の筒内空気量推定ルーチン1300の演算周期ΔTt2が十分に短い場合であって、且つ、所定の時間間隔Δt0が大きく変化しない場合を考える。   The predicted in-cylinder air amount KLfwd calculated as described above will be further described. Here, for convenience of explanation, the calculation period ΔTt2 of the in-cylinder air amount estimation routine 1300 in FIG. 13 is sufficiently shorter than the time during which the crankshaft 23 rotates 360 °, and the predetermined time interval Δt0 is large. Consider the case of no change.

このとき、今回推定時点t2は、上述した筒内空気量推定ルーチン1300の実行が繰り返される毎に、略演算周期ΔTt2だけ先の時点へと移行していく。そして、特定の気筒の燃料噴射開始時期前の所定の時点(燃料噴射量を決定する必要がある最終の時点)にて本ルーチンが実行されると、今回推定時点t2は、前記第2時点(同気筒の吸気行程における吸気弁27aの閉弁時)と略一致する。したがって、この時点にて算出される予測筒内空気量KLfwdは、前記第2時点の筒内空気量の推定値となっている。   At this time, the current estimation time t2 shifts to the previous time by substantially the calculation cycle ΔTt2 every time the execution of the in-cylinder air amount estimation routine 1300 described above is repeated. When this routine is executed at a predetermined time before the fuel injection start timing of the specific cylinder (the final time when the fuel injection amount needs to be determined), the current estimated time t2 is the second time ( This substantially coincides with the intake valve 27a during the intake stroke of the cylinder. Therefore, the predicted in-cylinder air amount KLfwd calculated at this time is an estimated value of the in-cylinder air amount at the second time.

<実施形態による効果>
上述の通り、本実施形態の制御装置4は、排気パラメータと比べて取得(計測あるいは算出)が精度良く行われ得る吸気パラメータと、前記吸気系における空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された計算モデル(吸気弁モデル等)とを用いて、筒内吸入空気流量mcやインタークーラ内圧力Picを算出する。
<Effect by embodiment>
As described above, the control device 4 of the present embodiment is constructed based on the intake air parameters that can be obtained (measured or calculated) with higher accuracy than the exhaust air parameters and the physical laws relating to the air behavior in the intake system. The cylinder intake air flow rate mc and the intercooler internal pressure Pic are calculated using a calculation model (intake valve model or the like).

また、本実施形態の制御装置4は、これらの算出値と図7及び図8に示されている所定の関係とに基づいて、過給機35の応答遅れを考慮しつつ、コンプレッサ回転数Ncmを推定し、この推定値に基づいて、コンプレッサ流出量mcm及び予測筒内空気量KLfwdを取得する。   Further, the control device 4 of the present embodiment considers the response delay of the supercharger 35 based on these calculated values and the predetermined relationship shown in FIGS. 7 and 8, and the compressor rotational speed Ncm. And the compressor outflow amount mcm and the predicted in-cylinder air amount KLfwd are acquired based on the estimated value.

このように、本実施形態の構成においては、内燃機関システム1にコンプレッサ回転数センサを設けることなく、コンプレッサ回転数Ncmが、過給機35の応答遅れを考慮しつつ、精度よく推定される。また、図6に示されているような、多数のコンプレッサ回転数Ncmに対応する多数のコンプレッサ特性線を、テーブルあるいはマップ化してROM40bに格納する必要がなくなる。   Thus, in the configuration of the present embodiment, the compressor rotation speed Ncm is accurately estimated in consideration of the response delay of the supercharger 35 without providing the compressor rotation speed sensor in the internal combustion engine system 1. Further, it is not necessary to store a large number of compressor characteristic lines corresponding to a large number of compressor rotation speeds Ncm as shown in FIG.

さらに、本実施形態においては、コンプレッサ流出量mcm及び予測筒内空気量KLfwdの算出に際し、空気流量センサの出力値ではなく、スロットルモデルM2により推定されたスロットル通過空気流量mtが用いられている。   Furthermore, in the present embodiment, when calculating the compressor outflow amount mcm and the predicted in-cylinder air amount KLfwd, the throttle passing air flow rate mt estimated by the throttle model M2 is used instead of the output value of the air flow rate sensor.

以上の通り、本実施形態によれば、安価な装置構成で、コンプレッサ流出量mcm及び予測筒内空気量KLfwdが、幅広い運転条件にて、従来よりもいっそう高い精度で推定され得る。   As described above, according to the present embodiment, the compressor outflow amount mcm and the predicted in-cylinder air amount KLfwd can be estimated with higher accuracy than in the past under a wide range of operating conditions with an inexpensive apparatus configuration.

<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
Note that, as described above, the above-described embodiments are merely examples of typical embodiments of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing of the present application. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiment within the scope not changing the essential part of the present invention.

以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたもの限定されるものではない。また、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、互いに複合的に適用され得る。本発明(特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの)は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、(先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。   Hereinafter, some typical modifications will be exemplified. However, it goes without saying that the modifications are not limited to those listed below. In addition, all or some of the plurality of modified examples can be combined with each other as appropriate within a technically consistent range. The present invention (especially those expressed functionally and functionally in the constituent elements constituting the means for solving the problems of the present invention) is based on the above-described embodiment and the description of the following modifications. Should not be interpreted as limited. Such a limited interpretation is unacceptable and improper for imitators, while improperly harming the applicant's interests (rushing to file under a prior application principle).

(A)本発明は、上述の実施形態で示された具体的な装置構成に限定されない。   (A) The present invention is not limited to the specific apparatus configuration shown in the above embodiment.

例えば、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数や気筒配列方式(直列、V型、水平対向)も、特に限定はない。   For example, the present invention is applicable to gasoline engines, diesel engines, methanol engines, bioethanol engines, and any other type of internal combustion engine. The number of cylinders and the cylinder arrangement method (in-line, V-type, horizontally opposed) are not particularly limited.

インタークーラ38は、水冷式のものであってもよい。あるいは、インタークーラ38は、なくてもよい。また、過給機35は、ターボチャージャ以外の方式のものであってもよい。   The intercooler 38 may be a water-cooled type. Alternatively, the intercooler 38 may not be provided. Further, the supercharger 35 may be of a system other than the turbocharger.

(B)また、本発明は、上述の実施形態で示された具体的な機能・動作に限定されない。   (B) The present invention is not limited to the specific functions and operations shown in the above-described embodiments.

・例えば、遅延時間TDは、一定の時間ではなく、エンジン回転数NEに応じた可変の時間(例えばクランクシャフト23が所定角度だけ回転するのに要する時間)であってもよい。   For example, the delay time TD may be a variable time according to the engine speed NE (for example, a time required for the crankshaft 23 to rotate by a predetermined angle) instead of a fixed time.

・内燃機関システム1にスロットル弁36が設けられていない場合、スロットルモデルM2に代えて、吸気弁モデルM3及び/又は吸気管モデルM6を適宜変容した計算モデルを構築することで、コンプレッサモデルM4等の他のモデルにおける計算に必要なパラメータが生成され得る。インタークーラ38が設けられていない場合も同様である。   When the internal combustion engine system 1 is not provided with the throttle valve 36, a compressor model M4 or the like is constructed by constructing a calculation model that appropriately changes the intake valve model M3 and / or the intake pipe model M6 instead of the throttle model M2. Parameters necessary for calculations in other models can be generated. The same applies when the intercooler 38 is not provided.

・スロットル弁アクチュエータ36aに対して駆動信号が送出された時点から、ほとんど遅れることなく、実際のスロットル弁開度θtaが目標スロットル弁開度θttとなる場合には、(1)式に換えて、下記の式が適用されてもよい。
θte(k)=θtt(k)
When the actual throttle valve opening θta becomes the target throttle valve opening θtt with almost no delay from the time when the drive signal is sent to the throttle valve actuator 36a, the equation (1) is changed to The following formula may be applied:
θte (k) = θtt (k)

・図6や図7におけるインタークーラ内圧力Picに代えて、これと吸気圧力Paとの比Pic/Paが、本発明の「過給圧」として用いられ得る。   In place of the intercooler internal pressure Pic in FIGS. 6 and 7, the ratio Pic / Pa between this and the intake pressure Pa can be used as the “supercharging pressure” of the present invention.

(C)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した先行出願や公報の開示内容(明細書及び図面を含む)は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。   (C) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the scope of the present invention as long as they do not change the essential part of the present invention. In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, elements expressed functionally and functionally include the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function. Furthermore, the disclosure content (including the specification and drawings) of the prior applications and publications cited in this specification may be incorporated as a part of this specification.

1…内燃機関システム 2…内燃機関 21…シリンダ
25…吸気ポート 27a…吸気弁 28…インジェクタ
3…吸排気系統 31…吸気マニホールド 33…吸気ダクト
34…排気管 35…過給機 35b…コンプレッサ
36…スロットル弁 36a…スロットル弁アクチュエータ
38…インタークーラ
4…制御装置 40…ECU 40a…CPU
40b…ROM 41…圧力センサ 42…温度センサ
43…カムポジションセンサ 44…クランクポジションセンサ
45…スロットルポジションセンサ 46…アクセル開度センサ
M1…電子制御スロットル弁モデル M2…スロットルモデル
M3…吸気弁モデル M4…コンプレッサモデル
M41…暫定吸入空気量取得部 M42…コンプレッサ回転数推定部
M421…第一暫定回転数取得部 M422…第二暫定回転数取得部
M423…演算部 M424…無駄時間演算部
M425…一次遅れ演算部 M426…演算部
M43…暫定筒内吸入空気流量取得部 M44…暫定過給圧取得部
M45〜M47…演算部 M5…インタークーラモデル
M6…吸気管モデル M7…吸気弁モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine system 2 ... Internal combustion engine 21 ... Cylinder 25 ... Intake port 27a ... Intake valve 28 ... Injector
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Intake / exhaust system 31 ... Intake manifold 33 ... Intake duct 34 ... Exhaust pipe 35 ... Supercharger 35b ... Compressor 36 ... Throttle valve 36a ... Throttle valve actuator 38 ... Intercooler 4 ... Control device 40 ... ECU 40a ... CPU
40b ... ROM 41 ... pressure sensor 42 ... temperature sensor 43 ... cam position sensor 44 ... crank position sensor 45 ... throttle position sensor 46 ... accelerator opening sensor M1 ... electronically controlled throttle valve model M2 ... throttle model M3 ... intake valve model M4 ... Compressor model M41 ... Provisional intake air amount acquisition unit M42 ... Compressor rotation number estimation unit M421 ... First provisional rotation number acquisition unit M422 ... Second provisional rotation number acquisition unit M423 ... Calculation unit M424 ... Dead time calculation unit M425 ... Primary delay calculation Part M426 ... Calculation part M43 ... Temporary cylinder intake air flow rate acquisition part M44 ... Temporary supercharging pressure acquisition part M45 to M47 ... Calculation part M5 ... Intercooler model M6 ... Intake pipe model M7 ... Intake valve model

特開2006−22763号公報JP 2006-22763 A 特開2006−70881号公報JP 2006-70881 A 特開2006−194107号公報JP 2006-194107 A

Claims (6)

内燃機関の内部に設けられた気筒と接続された、吸気通路と、
前記吸気通路における前記気筒との接続部である吸気ポートを開閉するように前記内燃機関に設けられた、吸気弁と、
前記吸気通路に介装されていて当該吸気通路における流路断面積を調整可能な、スロットル弁と、
前記吸気通路における前記スロットル弁よりも上流側にて当該吸気通路内の空気を圧縮するコンプレッサを有する、過給機と、
を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置であって、
前記吸気通路と前記スロットル弁と前記コンプレッサと前記吸気弁とを含む吸気系における空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された計算モデルを用いて、前記気筒内に流入する空気の流量である筒内吸入空気流量を取得する、筒内吸入空気流量取得手段と、
前記吸気系における空気の挙動に関する他の物理法則に基づいて構築された他の計算モデルを用いて、前記コンプレッサによって圧縮された空気の圧力に対応する過給圧を取得する、過給圧取得手段と、
前記内燃機関システムにおける定常運転状態での前記筒内吸入空気流量と前記過給圧との関係である吸気量−過給圧定常関係と、前記過給圧取得手段による過給圧取得値と、に基づいて、前記定常運転状態にて前記過給圧が前記過給圧取得値と一致すると仮定した場合の前記筒内吸入空気流量である暫定吸入空気量を取得する、暫定吸入空気量取得手段と、
前記定常運転状態での前記筒内吸入空気流量と前記コンプレッサの回転数との関係である吸気量−回転数定常関係と、前記筒内吸入空気流量取得手段により取得された前記筒内吸入空気流量と、前記暫定吸入空気量と、に基づいて、前記回転数を推定する、コンプレッサ回転数推定手段と、
を備えたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
An intake passage connected to a cylinder provided in the internal combustion engine;
An intake valve provided in the internal combustion engine to open and close an intake port which is a connection portion with the cylinder in the intake passage;
A throttle valve interposed in the intake passage and capable of adjusting a cross-sectional area of the intake passage;
A supercharger having a compressor for compressing air in the intake passage upstream of the throttle valve in the intake passage;
An internal combustion engine system control device for controlling an internal combustion engine system comprising:
A cylinder that is a flow rate of air flowing into the cylinder using a calculation model constructed based on a physical law relating to air behavior in an intake system including the intake passage, the throttle valve, the compressor, and the intake valve In-cylinder intake air flow rate acquisition means for acquiring the internal intake air flow rate;
Supercharging pressure acquisition means for acquiring a supercharging pressure corresponding to the pressure of the air compressed by the compressor using another calculation model constructed based on another physical law relating to the behavior of air in the intake system When,
An intake air amount-supercharging pressure steady relationship that is a relationship between the in-cylinder intake air flow rate and the supercharging pressure in a steady operation state in the internal combustion engine system, a supercharging pressure acquisition value by the supercharging pressure acquisition means, A provisional intake air amount acquisition means for acquiring a provisional intake air amount that is the in-cylinder intake air flow rate when it is assumed that the supercharging pressure coincides with the supercharging pressure acquisition value in the steady operation state When,
In-cylinder intake air flow rate acquired by the in-cylinder intake air flow rate acquisition means, and the intake air flow rate steady-state relationship that is the relationship between the in-cylinder intake air flow rate and the rotation speed of the compressor in the steady operation state And a compressor rotational speed estimating means for estimating the rotational speed based on the provisional intake air amount;
An internal combustion engine system control device comprising:
請求項1に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記コンプレッサ回転数推定手段は、
前記筒内吸入空気流量取得手段により取得された前記筒内吸入空気流量と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、前記回転数の暫定値である第一暫定回転数を取得する、第一暫定回転数取得手段と、
前記暫定吸入空気量と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、前記回転数の他の暫定値である第二暫定回転数を取得する、第二暫定回転数取得手段と、
前記第一暫定回転数及び前記第二暫定回転数に基づいて、過渡的な前記回転数の変化を推定することで、前記回転数の推定値を取得する、回転数推定値取得手段と、
を備えたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
The internal combustion engine system control device according to claim 1,
The compressor rotation speed estimation means includes
Based on the in-cylinder intake air flow rate acquired by the in-cylinder intake air flow rate acquisition means and the intake air amount-rotational speed steady relationship, a first provisional rotational speed that is a provisional value of the rotational speed is acquired. A first provisional rotational speed acquisition means;
Second provisional rotational speed acquisition means for acquiring a second provisional rotational speed, which is another provisional value of the rotational speed, based on the temporary intake air amount and the intake air amount-rotational speed steady relationship;
Based on the first provisional rotational speed and the second provisional rotational speed, a rotational speed estimated value acquisition means for acquiring an estimated value of the rotational speed by estimating a transient change in the rotational speed;
An internal combustion engine system control device comprising:
請求項1又は請求項2に記載の、内燃機関システム制御装置において、
前記コンプレッサ回転数推定手段による回転数推定値と、前記吸気量−回転数定常関係と、に基づいて、前記定常運転状態にて前記回転数が前記回転数推定値と一致すると仮定した場合の前記筒内吸入空気流量である暫定筒内吸入空気流量を取得する、暫定筒内吸入空気流量取得手段と、
前記吸気量−過給圧定常関係と、前記暫定筒内吸入空気流量と、に基づいて、前記過給圧の暫定値である暫定過給圧を取得する、暫定過給圧取得手段と、
前記暫定筒内吸入空気流量と、前記暫定過給圧と、前記過給圧取得値と、に基づいて、前記コンプレッサから流出する空気の流量であるコンプレッサ流出量を取得する、コンプレッサ流出量取得手段と、
をさらに備えたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
The internal combustion engine system control device according to claim 1 or 2,
Based on the estimated rotational speed value by the compressor rotational speed estimation means and the intake air amount-rotational speed steady relation, it is assumed that the rotational speed matches the estimated rotational speed value in the steady operation state. Provisional in-cylinder intake air flow rate acquisition means for acquiring a provisional in-cylinder intake air flow rate that is a in-cylinder intake air flow rate;
Provisional supercharging pressure acquisition means for acquiring a provisional supercharging pressure, which is a provisional value of the supercharging pressure, based on the intake air amount-supercharging pressure steady relationship and the provisional cylinder intake air flow rate;
Compressor outflow amount acquisition means for acquiring a compressor outflow amount that is a flow rate of air flowing out from the compressor based on the temporary in-cylinder intake air flow rate, the temporary supercharging pressure, and the supercharging pressure acquisition value. When,
An internal combustion engine system control device further comprising:
請求項3に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記コンプレッサ流出量取得手段は、
前記暫定過給圧と前記過給圧取得値との偏差及び前記暫定筒内吸入空気流量に基づいて定まる係数と、前記偏差と、の積によって算出される補正値で、前記暫定筒内吸入空気流量を補正することで、前記コンプレッサ流出量を算出することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
An internal combustion engine system control device according to claim 3,
The compressor outflow amount acquisition means includes:
The provisional in-cylinder intake air is a correction value calculated by the product of the deviation and the deviation between the provisional super-charging pressure and the supercharging pressure acquisition value and the provisional in-cylinder intake air flow rate and the deviation. An internal combustion engine system control apparatus, wherein the compressor outflow amount is calculated by correcting a flow rate.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記筒内吸入空気流量取得手段は、
前記スロットル弁における空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデルとしてのスロットルモデルを用いて、前記スロットル弁における空気の流量であるスロットル通過空気量を、前記スロットル弁の開度に基づいて取得する、スロットル通過空気量取得手段と、
前記吸気通路における前記スロットル弁よりも下流側の部分での空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデルとしての吸気管モデルを用いて、当該部分における空気の圧力及び温度である吸気管内圧力及び吸気管内温度を、前記スロットル通過空気量に基づいて取得する、吸気管内状態取得手段と、
を備え、前記吸気弁における空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデルとしての吸気弁モデルを用いて、前記筒内吸入空気流量を、前記吸気管内圧力及び前記吸気管内温度に基づいて取得することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
An internal combustion engine system control device according to any one of claims 1 to 4,
The cylinder intake air flow rate acquisition means includes:
Using the throttle model as the calculation model constructed based on the physical law regarding the air behavior in the throttle valve, the amount of air passing through the throttle, which is the flow rate of air in the throttle valve, is based on the opening of the throttle valve. A throttle passage air amount acquisition means,
Using the intake pipe model as the calculation model constructed based on the physical law regarding the behavior of air in the portion downstream of the throttle valve in the intake passage, the intake pressure that is the pressure and temperature of air in the portion Intake pipe state acquisition means for acquiring the pipe pressure and the intake pipe temperature based on the throttle passage air amount;
And using the intake valve model as the calculation model constructed based on a physical law relating to the behavior of air in the intake valve, the in-cylinder intake air flow rate is based on the intake pipe internal pressure and the intake pipe internal temperature. An internal combustion engine system control device obtained by
請求項5に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記過給圧取得手段は、
前記コンプレッサと前記スロットル弁との間に介装されていて前記コンプレッサから流出する空気を冷却するインタークーラ内の空気の挙動に関する物理法則に基づいて構築された前記計算モデルとしてのインタークーラモデルを用いて、前記過給圧を、前記スロットル通過空気量取得手段によって取得された前記スロットル通過空気量に基づいて取得することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
An internal combustion engine system control device according to claim 5,
The supercharging pressure acquisition means includes
Using the intercooler model as the calculation model constructed based on the physical law regarding the behavior of the air in the intercooler that is interposed between the compressor and the throttle valve and cools the air flowing out from the compressor The supercharging pressure is acquired based on the throttle passage air amount acquired by the throttle passage air amount acquisition means.
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