JP4696617B2 - Control device for multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、多気筒内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a multi-cylinder internal combustion engine.
近年、スロットル弁に加えて、吸気弁や排気弁の位相角、作用角及びリフト量等の開閉弁特性を制御する装置を備え、スロットル弁開度と共に上記開閉弁特性をも制御して燃焼室に充填される空気量を制御するようにした内燃機関が開発され、公知となっている。 In recent years, in addition to the throttle valve, a device for controlling on-off valve characteristics such as the phase angle, operating angle, and lift amount of the intake valve and exhaust valve has been provided, and the on-off valve characteristics are also controlled along with the throttle valve opening degree to control the combustion chamber An internal combustion engine that controls the amount of air charged in the engine has been developed and is publicly known.
一方、従来より多気筒内燃機関においては、弁部分に関する組み付け公差や機差、或いは弁部分の磨耗やデポジット付着等により、筒内充填空気量に気筒間でバラツキが生じ、これによりトルク変動が発生したり、混合気の空燃比がばらつくことにより排気エミッションが悪化したりする問題がある。斯かる問題は、上記のような開閉弁特性を制御する装置を備えた多気筒内燃機関においても同様に生じる場合があり、特に筒内充填空気量が少なくなるような開閉弁特性であるほど、つまり吸気弁の作用角やリフト量が小さい場合ほど大きくなることがわかっている。 On the other hand, conventionally, in a multi-cylinder internal combustion engine, the amount of air charged in the cylinder varies among cylinders due to assembly tolerances and machine differences related to the valve part, or wear and deposit adhesion of the valve part, resulting in torque fluctuations. Or the exhaust emission deteriorates due to variations in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Such a problem may occur similarly in a multi-cylinder internal combustion engine equipped with the above-described device for controlling the on-off valve characteristics, and in particular, the on-off valve characteristics such that the amount of in-cylinder charged air is reduced, In other words, it is known that the smaller the working angle and lift amount of the intake valve, the larger the value.
そこで、従来から筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮しつつ各気筒への筒内充填空気量を推定し、推定した各気筒への筒内充填空気量に基づいて各気筒への燃料噴射量等の機関運転パラメータを制御する多気筒内燃機関の制御装置が提案されている。 Therefore, conventionally, the cylinder charge air amount to each cylinder is estimated in consideration of the variation between cylinders in the cylinder fill air amount, and fuel injection to each cylinder is performed based on the estimated cylinder fill air amount to each cylinder. A control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls engine operating parameters such as quantity has been proposed.
例えば、特許文献1に記載の制御装置では、スロットル開度センサ等の出力に基づいて算出されるスロットル通過空気量から、吸気圧センサ及び温度センサによって検出される吸気管部分内の吸気圧及び温度に基づいて算出される吸気管部分内の空気の増加量を減算することによって各気筒への筒内充填空気量を算出している。そして、このように算出された各気筒への筒内充填空気量に基づいて筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定すると共に、この気筒間バラツキに応じて各気筒への燃料噴射量を調整することによって各気筒に充填される混合気の空燃比がばらつくのを抑制している。 For example, in the control device described in Patent Document 1, the intake pressure and temperature in the intake pipe portion detected by the intake pressure sensor and the temperature sensor from the amount of air passing through the throttle calculated based on the output of the throttle opening sensor or the like. By subtracting the increase amount of air in the intake pipe portion calculated based on the above, the in-cylinder charged air amount to each cylinder is calculated. Based on the in-cylinder charge air amount to each cylinder calculated in this way, the in-cylinder charge air amount variation is estimated, and the fuel injection amount to each cylinder is adjusted according to the inter-cylinder variation. By doing so, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture filled in each cylinder is suppressed from varying.
ところで、特許文献1に記載の制御装置では、上述したように吸気管部分内の空気の増加量を算出するにあたり吸気管部分内の吸気圧を利用している。特に、吸気管部分内の空気の吸気圧が穏やかに推移するものと仮定して吸気管部分内の吸気圧を利用していると考えられるが、実際には吸気管部分内の吸気圧は吸気脈動により上下している。従って、斯かる吸気脈動を考慮せずに吸気管部分内の吸気圧に基づいて各気筒への筒内充填空気量や筒内充填空気量の気筒間バラツキを正確に算出するのは困難である。 By the way, in the control device described in Patent Document 1, as described above, the intake pressure in the intake pipe portion is used to calculate the amount of increase in the air in the intake pipe portion. In particular, it is considered that the intake pressure in the intake pipe is used on the assumption that the intake pressure of the air in the intake pipe changes gently. It goes up and down due to pulsation. Therefore, it is difficult to accurately calculate the in-cylinder charged air amount and the in-cylinder variation of the in-cylinder charged air amount based on the intake pressure in the intake pipe portion without considering such intake pulsation. .
そこで、本発明の目的は、吸気脈動を考慮しつつ各気筒への筒内充填空気量又は筒内充填空気量の気筒間バラツキを正確に算出し、それに基づいて内燃機関を制御することができる多気筒内燃機関の制御装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to accurately calculate the in-cylinder charged air amount or the cylinder-to-cylinder variation of the cylinder charged air amount to each cylinder while taking into account the intake pulsation, and to control the internal combustion engine based on the calculated amount. The object is to provide a control device for a multi-cylinder internal combustion engine.
上記課題を解決するために、第1の発明では、吸気弁の開閉弁時間が目標開閉弁時間となるように吸気弁を制御する多気筒内燃機関の制御装置において、筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定し、推定された筒内充填空気量の気筒間バラツキが所定レベル以下の場合には、上記目標開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、推定された筒内充填空気量の気筒間バラツキが上記所定レベルよりも大きい場合には、吸気弁の開閉弁時間を推定するのに必要な機関運転パラメータであって運転パラメータ検出手段によって検出される少なくとも一つの機関運転パラメータに基づいて推定される吸気弁の推定開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、推定された各気筒への筒内充填空気量に基づいて多気筒内燃機関を制御する。 In order to solve the above-described problem, in the first invention, in a control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls an intake valve so that an on-off valve time of the intake valve becomes a target on-off valve time, a cylinder with an in-cylinder charged air amount is provided. When the estimated in-cylinder filling air amount is less than a predetermined level, the in-cylinder filling air amount to each cylinder is estimated and estimated based on the target on-off valve time. If the variation in the cylinder air charge amount between the cylinders is larger than the predetermined level, at least one engine operating parameter required for estimating the opening / closing valve time of the intake valve is detected by the operating parameter detecting means. Estimates the in-cylinder charge air amount to each cylinder based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve estimated based on one engine operating parameter, and multi-cylinder based on the estimated in-cylinder charge air amount to each cylinder Internal combustion machine To control.
第2の発明では、第1の発明において、上記筒内充填空気量の気筒間バラツキは、各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間に基づいて推定される。 According to a second aspect, in the first aspect, the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is estimated based on an intake pressure drop time associated with opening of the intake valve corresponding to each cylinder.
第3の発明では、第1の発明において、上記筒内充填空気量の気筒間バラツキは、各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下量に基づいて推定される。 According to a third aspect, in the first aspect, the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is estimated based on an intake pressure drop amount associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder.
上記課題を解決するために、第4の発明では、吸気弁の開閉弁時間が目標開閉弁時間となるように吸気弁を制御する多気筒内燃機関の制御装置において、上記目標開閉弁時間が所定値以下の場合には、上記目標開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、上記目標開閉弁時間が上記所定値よりも大きい場合には、運転パラメータ検出手段によって検出される少なくとも一つの機関運転パラメータに基づいて推定される吸気弁の推定開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、推定された各気筒への筒内充填空気量に基づいて多気筒内燃機関を制御する。 In order to solve the above problems, in a fourth aspect of the invention, in the control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls the intake valve so that the open / close valve time of the intake valve becomes the target open / close valve time, the target open / close valve time is predetermined. If the value is less than the value, the cylinder charge air amount to each cylinder is estimated based on the target opening / closing valve time, and if the target opening / closing valve time is larger than the predetermined value, it is detected by the operating parameter detection means. The cylinder charge air amount to each cylinder is estimated based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve estimated based on at least one engine operating parameter, and the estimated cylinder charge air amount to each cylinder is calculated. Based on this, the multi-cylinder internal combustion engine is controlled.
第5の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、上記少なくとも一つの機関運転パラメータは、各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間である。 In a fifth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects, the at least one engine operating parameter is a time period during which the intake pressure drops when the intake valve corresponding to each cylinder opens.
第6の発明では、第1〜第5のいずれか一つの発明において、上記各気筒への筒内充填空気量の推定は、各気筒への筒内充填空気量を、基本空気量と、吸気弁の開弁に伴ってスロットル弁通過空気流量を超えて吸気管部分から気筒内に流入する超過空気量とに二分割し、吸気管部分にスロットル弁を介して流入するスロットル弁通過空気流量と吸気弁の目標開閉弁時間又は推定開閉弁時間とに基づいて基本空気量を算出し、各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下量に基づいて超過空気量を算出し、これら基本空気量と超過空気量とを合計することによって行われる。 In a sixth aspect of the invention, in any one of the first to fifth aspects of the invention, the estimation of the in-cylinder charged air amount to each of the cylinders includes the in-cylinder charged air amount to each cylinder, the basic air amount, and the intake air As the valve is opened, the flow rate of the throttle valve passing air flows into the cylinder from the intake pipe portion exceeding the throttle valve passing air flow rate and flows into the cylinder through the throttle valve. The basic air amount is calculated based on the target on-off valve time or the estimated on-off valve time of the intake valve, and the excess air amount is calculated based on the amount of decrease in the intake pressure accompanying the opening of the intake valve corresponding to each cylinder, This is done by adding the basic air amount and the excess air amount.
第7の発明では、第1〜第5のいずれか一つの発明において、上記吸気弁の目標開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定する場合には、各気筒への筒内充填空気量を、基本空気量と、吸気弁の開弁に伴ってスロットル弁通過空気流量を超えて吸気管部分から気筒内に流入する超過空気量とに二分割し、吸気管部分にスロットル弁を介して流入するスロットル弁通過空気流量と上記吸気弁の目標開閉弁時間とに基づいて基本空気量を算出し、上記吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下量に基づいて超過空気量を算出し、これら基本空気量と超過空気量とを合計することによって各気筒への筒内充填空気量が推定され、上記吸気弁の推定開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定する場合には、上記運転パラメータ検出手段によって検出される少なくとも一つの機関運転パラメータに基づいて各気筒への筒内吸入空気流量の推移の近似式を導出し、該近似式を推定開閉弁時間に亘って積分することによって各気筒への筒内充填空気量が推定される。 In the seventh invention, in any one of the first to fifth inventions, when estimating the in-cylinder charged air amount to each cylinder based on the target on-off valve time of the intake valve, The in-cylinder charged air amount is divided into two parts: the basic air amount and the excess air amount that flows into the cylinder from the intake pipe portion exceeding the throttle valve passing air flow rate as the intake valve opens. The basic air amount is calculated based on the flow rate of air passing through the throttle valve through the throttle valve and the target opening / closing valve time of the intake valve, and the excess air is calculated based on the amount of decrease in intake pressure accompanying the opening of the intake valve. By calculating the amount and summing these basic air amount and excess air amount, the in-cylinder charge air amount to each cylinder is estimated, and the in-cylinder charge to each cylinder is based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve. When estimating the air volume, Based on at least one engine operating parameter to derive the near-Nishiki-cylinder intake air flow rate of the transition to each cylinder, each cylinder by integrating over the near-Nishiki the estimated off valve time that is detected by the The amount of air filled in the cylinder is estimated.
上記課題を解決するために、第8の発明では、吸気管部分の吸気圧を検出し、上記検出された吸気管部分の吸気圧に基づいて各気筒への筒内吸入空気流量の推移の近似式を導出し、該近似式を推定開閉弁時間に亘って積分することによって各気筒への筒内充填空気量を推定し、推定された各気筒への筒内充填空気量に基づいて多気筒内燃機関を制御する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the eighth invention, the intake pressure of the intake pipe portion is detected, and the transition of the in-cylinder intake air flow rate to each cylinder is detected based on the detected intake pressure of the intake pipe portion. derives Nishiki, it estimates the cylinder air charge amount to each cylinder by integrating over the near-Nishiki the estimated off valve time, based on the in-cylinder charged air amount of each cylinder is estimated Control a multi-cylinder internal combustion engine.
第9の発明では、第7又は第8の発明において、上記近似式は2次近似式である。 In a ninth aspect, in the invention of the seventh or eighth, upper KiKon Nishiki is a quadratic approximate expression.
第10の発明では、第7〜第9のいずれか一つの発明において、各気筒への筒内吸入空気流量の推移は複数の近似式で近似される。 In the tenth invention, in any one invention of the seventh to ninth, the transition of the cylinder intake air flow rate to each cylinder is approximated by a plurality of approximate expressions.
上記課題を解決するために、第11の発明では、吸気管部分の吸気圧を検出すると共に、検出された吸気圧に基づいて各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間を算出し、算出された各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間に基づいて各気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間を推定し、推定された各気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間に基づいて多気筒内燃機関を制御する。 In order to solve the above-described problem, in the eleventh aspect of the invention, the intake pressure of the intake pipe is detected, and the intake pressure drop time associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder is detected based on the detected intake pressure. And the opening / closing valve time of the intake valve corresponding to each cylinder is estimated based on the calculated intake pressure drop time associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder, and corresponding to each estimated cylinder A multi-cylinder internal combustion engine is controlled based on the opening / closing valve time of the intake valve.
第12の発明では、第11の発明において、上記吸気弁の開閉弁時間は、上記各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間に基づいて各気筒への筒内吸入空気流量の推移の近似式を導出すると共に、該導出された近似式から算出される。 According to a twelfth aspect, in the eleventh aspect, the on-off valve time of the intake valve is the in-cylinder intake air to each cylinder based on the intake pressure drop time associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder. together to derive the near-Nishiki flow transition is calculated from the approximation equation issued conductor.
第13の発明では、第12の発明において、各気筒への筒内吸入空気流量の推移を複数の近似式で近似する。 In the thirteenth invention, in the twelfth invention, approximating the transition of the cylinder intake air flow rate to each cylinder by a plurality of approximate expressions.
第14の発明では、第11の発明において、上記各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間に加えて、これら算出された吸気圧の降下時間の全気筒分の平均値に基づいて各気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間を算出する。 According to a fourteenth aspect, in the eleventh aspect, in addition to the intake pressure decrease time associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder, the average value of all the calculated intake pressure decrease times for all cylinders. Based on the above, the opening / closing valve time of the intake valve corresponding to each cylinder is calculated.
第15の発明では、第11の発明において、上記各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間に加えて、1サイクルに亘る吸気圧の平均値に基づいて予想された吸気弁の開閉弁時間の全気筒平均値に基づいて各気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間を算出する。 In the fifteenth aspect, in the eleventh aspect, in addition to the intake pressure drop time associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder, the intake air expected based on the average value of the intake pressure over one cycle. Based on the average value of all cylinders for the valve opening / closing time, the valve opening / closing time of the intake valve corresponding to each cylinder is calculated.
第16の発明では、第11〜第15のいずれか1項の発明において、上記推定された各気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、推定された各気筒への筒内充填空気量に基づいて多気筒内燃機関を制御し、上記各気筒への筒内充填空気量の推定は、各気筒への筒内充填空気量を、基本空気量と、吸気弁の開弁に伴ってスロットル弁通過空気流量を超えて吸気管部分から気筒内に流入する超過空気量とに二分割し、吸気管部分にスロットル弁を介して流入するスロットル弁通過空気流量と上記推定された吸気弁の開閉弁時間とに基づいて基本空気量を算出し、上記吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下量に基づいて超過空気量を算出し、これら基本空気量と超過空気量とを合計することによって行われる。 According to a sixteenth aspect of the invention, in the invention of any one of the first to fifteenth aspects, an in-cylinder charged air amount to each cylinder is estimated based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve corresponding to each cylinder. The multi-cylinder internal combustion engine is controlled based on the estimated in-cylinder charge air amount to each cylinder, and the in-cylinder charge air amount to each cylinder is estimated based on the in-cylinder charge air amount to each cylinder. A throttle that divides into an air amount and an excess air amount that flows into the cylinder from the intake pipe portion over the throttle valve passing air flow rate when the intake valve opens, and flows into the intake pipe portion via the throttle valve The basic air amount is calculated based on the valve passing air flow rate and the estimated opening / closing time of the intake valve, and the excess air amount is calculated based on the amount of decrease in the intake pressure accompanying the opening of the intake valve. This is done by summing the basic air amount and the excess air amount.
本発明によれば、吸気脈動を考慮しつつ各気筒への筒内充填空気量又は筒内充填空気量の気筒間バラツキを正確に算出し、それに基づいて内燃機関を制御することができる多気筒内燃機関の制御装置が提供される。 According to the present invention, a multi-cylinder capable of accurately calculating in-cylinder charged air amount to each cylinder or variation between cylinders in the cylinder filled air amount while taking intake pulsation into account, and controlling the internal combustion engine based on the calculated amount. A control device for an internal combustion engine is provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用することも可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to other spark ignition internal combustion engines and compression self-ignition internal combustion engines.
図1に示したように、本実施形態では、例えば八つの気筒を備えた機関本体1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には各気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。さらに、図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。また、ピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, for example, an engine body 1 having eight cylinders is fixed on a
各気筒の吸気ポート7は吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。吸気管15内にはステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。なお、本明細書では、スロットル弁18下流の吸気管15、サージタンク14、吸気枝管13、及び吸気ポート7から成る吸気通路の部分、すなわちスロットル弁18から吸気弁6までの吸気通路の部分を「吸気管部分」IMと称する。一方、各気筒の排気ポート9は排気枝管及び排気管19を介して排気浄化装置20を内蔵した触媒コンバータ21に連結され、この触媒コンバータ21はマフラ(図示せず)を介して大気に連通される。また、各気筒の吸気弁6は吸気弁駆動装置(可変動弁機構)22により開閉弁駆動される。吸気弁駆動装置22は、吸気弁6の位相角、作用角及びリフト量を変更することができる。
The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 14 via an
電子制御ユニット(ECU)31はデジタルコンピュータから成り、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36及び出力ポート37を具備する。スロットル弁18上流の吸気管15には吸気管15を通過する空気(吸気ガス)の流量を検出するためのエアフロメータ40が配置される。また、サージタンク14には、吸気管部分IM内の空気の圧力(以下、「吸気圧」と称す)Pmを検出するための吸気圧センサ41が配置される。更に、アクセルペダル42にはアクセルペダル42の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ43が接続され、スロットル弁18にはスロットル弁18の開度を検出するためのスロットル開度センサ(図示せず)が設けられる。これらセンサ40、41、43の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。更に、入力ポート36にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ44が接続される。CPU35ではクランク角センサ44の出力パルスに基づいて機関回転数が計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11、ステップモータ17、及び吸気弁駆動装置22にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット31からの出力に基づいて制御される。
An electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a
図2は、吸気弁駆動装置22が作動されるのに伴って吸気弁6の位相角、作用角及びリフト量が変化する様子を示した図である。ここで、吸気弁6の位相角は、吸気弁6の開閉弁時期を意味しており、本実施形態では作用角及びリフト量が変更されることなく位相角を進角または遅角(実線→一点鎖線)させることができる。一方、作用角は吸気弁が開弁されてから閉弁されるまでの期間の長さ(開閉弁時間)を意味しており、本実施形態ではリフト量と共に変更される。例えば、吸気弁6の作用角が減少せしめられるのに伴って吸気弁6のリフト量が減少せしめられる(実線→破線)。なお、本実施形態によれば、吸気弁6の位相角、作用角及びリフト量は吸気弁駆動装置22により連続的に変更せしめられる。
FIG. 2 is a diagram showing how the phase angle, the operating angle, and the lift amount of the
ところで、本実施形態の内燃機関では、i番気筒(i=1,2,…,8)の燃料噴射量(燃料噴射時間)TAUiは例えば次式(1)に基づいて算出される。
TAUi=TAUb・ηi・k …(1)
ここでTAUbは基本燃料噴射量、ηiはi番気筒の空気量バラツキ補正係数、kはその他の補正係数をそれぞれ表している。
Incidentally, in the internal combustion engine of the present embodiment, the fuel injection amount (fuel injection time) TAUi of the i-th cylinder (i = 1, 2,..., 8) is calculated based on, for example, the following equation (1).
TAUi = TAUb · ηi · k (1)
Here, TAUb represents a basic fuel injection amount, ηi represents an air amount variation correction coefficient of the i-th cylinder, and k represents another correction coefficient.
基本燃料噴射量TAUbは空燃比を目標空燃比に一致させるために必要な燃料噴射量である。この基本燃料噴射量TAUbは、機関運転状態に関するパラメータ(例えば、機関負荷及び機関回転数NE等。以下、「機関運転パラメータ」と称す)の関数として予め求められてマップの形でROM32内に記憶されているか、或いは機関運転パラメータに基づいた数式により算出される。また、補正係数kは空燃比補正係数、加速増量補正係数等をひとまとめにして表したものであり、補正する必要がないときには1.0とされる。
The basic fuel injection amount TAUb is a fuel injection amount necessary to make the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio. This basic fuel injection amount TAUb is obtained in advance as a function of parameters relating to the engine operating state (for example, engine load and engine speed NE, etc., hereinafter referred to as “engine operating parameters”) and stored in the
i番気筒において吸気弁閉弁時に筒内に充填されている空気の量を筒内充填空気量Mci(g)と称すると、空気量バラツキ補正係数ηiは各気筒への筒内充填空気量Mciの気筒間のバラツキを補償するためのものである。i番気筒の空気量バラツキ補正係数ηiは例えば次式(2)に基づいて算出される。
ηi=Mci/Mcave …(2)
ここで、Mcaveは全気筒の筒内充填空気量Mciの平均値(=ΣMci/8。「8」は気筒数を表す)を表している。
When the amount of air that is filled in the cylinder when the intake valve is closed in the i-th cylinder is referred to as in-cylinder charged air amount Mci (g), the air amount variation correction coefficient ηi is the in-cylinder charged air amount Mci in each cylinder. This is to compensate for the variation between the cylinders. The air amount variation correction coefficient ηi of the i-th cylinder is calculated based on the following equation (2), for example.
ηi = Mci / Mcave (2)
Here, Mcave represents the average value (= ΣMci / 8, “8” represents the number of cylinders) of the cylinder air charge amount Mci of all cylinders.
ここで、例えば吸気管部分IMの内周面や吸気弁6の外周面上に主として炭素からなるデポジットが形成されると、デポジットの付着量は気筒毎に異なるので、筒内充填空気量Mciに気筒間でバラツキが生じる虞がある。また、弁部分に関する組み付け公差や機差等が気筒間で生じている場合があり、この場合にも筒内充填空気量Mciには気筒間でバラツキが生じる虞がある。筒内充填空気量Mciに気筒間でバラツキが生じた場合に全ての気筒について燃料噴射量を等しいままとすると、空燃比や出力トルクに気筒間でバラツキが生ずることになる。そこで本実施形態では、空気量バラツキ補正係数ηiを導入し、筒内充填空気量の気筒間バラツキを補償するようにしている。
Here, for example, if a deposit mainly made of carbon is formed on the inner peripheral surface of the intake pipe portion IM or the outer peripheral surface of the
なお、燃料噴射が実際に行われるタイミングが燃料噴射量TAUiの算出タイミングよりも或る時間だけ先であることを考慮し、式(1)における基本燃料噴射量TAUbを式(1)による燃料噴射量TAUiの算出タイミングよりも或る時間だけ先の予測値とすることもできる。 In consideration of the fact that the timing at which the fuel injection is actually performed is a certain time ahead of the calculation timing of the fuel injection amount TAUi, the basic fuel injection amount TAUb in equation (1) is the fuel injection by equation (1). The predicted value may be a certain time ahead of the calculation timing of the amount TAUi.
或いは、i番気筒の燃料噴射量TAUiを次式(3)に基づいて算出することもできる。
TAUi=Mci・k/AFt …(3)
ここで、AFtは目標空燃比である。
Alternatively, the fuel injection amount TAUi of the i-th cylinder can be calculated based on the following equation (3).
TAUi = Mci · k / AFt (3)
Here, AFt is a target air-fuel ratio.
このように、燃料噴射量TAUiを式(1)に基づいて算出する場合も、式(3)に基づいて算出する場合も、全ての気筒について混合気の空燃比を目標空燃比と一致させて空燃比の気筒間でのバラツキをなくすためには、各気筒への筒内充填空気量Mci又は筒内充填空気量の気筒間バラツキを正確に求める必要がある。 As described above, whether the fuel injection amount TAUi is calculated based on the equation (1) or the equation (3), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made to coincide with the target air-fuel ratio for all the cylinders. In order to eliminate the variation between the air-fuel ratio cylinders, it is necessary to accurately obtain the in-cylinder charged air amount Mci to each cylinder or the in-cylinder charged air amount variation between the cylinders.
本実施形態では、i番気筒に対応する吸気弁6の開弁に伴う吸気圧Pmの低下量である吸気圧降下量(以下、「i番気筒に対応する吸気圧降下量」と称す)ΔPmdwniに基づいて各気筒への筒内充填空気量Mciが算出される。次に、図3〜図5を参照しながらまず吸気圧降下量ΔPmdwniについて説明する。
In the present embodiment, the intake pressure drop amount (hereinafter referred to as “the intake pressure drop amount corresponding to the i-th cylinder”) ΔPmdwni, which is the decrease amount of the intake pressure Pm accompanying the opening of the
図3は、吸気圧センサ41により例えば一定時間間隔で720°クランク角にわたって検出された吸気圧Pmを示している。図3に示した内燃機関における吸気順序は、#1−#8−#4−#3−#6−#5−#7−#2である。図3において、OPi(i=1,2,…,8)はi番気筒の吸気弁6の開閉弁期間を表しており、0°クランク角は1番気筒#1の吸気上死点を表している。図3からわかるように、或る気筒への吸気が開始されると、上昇していた吸気圧Pmが低下し始め、斯くして吸気圧Pmに上向きのピークが生ずる。吸気圧Pmは更に低下した後に再び上昇し、斯くして吸気圧Pmに下向きのピークが生ずる。このように、吸気圧Pmには上向きのピークと下向きのピークとが交互に生ずることになる。図3には、i番気筒の吸気弁6が開弁することにより吸気圧Pmに生ずる上向きのピークがUPiで、下向きのピークがDNiでそれぞれ示されている。
FIG. 3 shows the intake pressure Pm detected by the
図4に示されるように、上向きのピークUPiにおける吸気圧Pmを最大値Pmmaxi、下向きのピークDNiにおける吸気圧Pmを最小値Pmminiと称すると、i番気筒への吸気が行われることにより吸気圧Pmが最大値Pmmaxiから最小値Pmminiまで低下する。従って、この場合のi番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwniは次式(4)で表される。
ΔPmdwni=Pmmaxi−Pmmini …(4)
As shown in FIG. 4, when the intake pressure Pm at the upward peak UPi is referred to as a maximum value Pmmaxi, and the intake pressure Pm at the downward peak DNi is referred to as a minimum value Pmmini, the intake pressure to the i-th cylinder is performed. Pm decreases from the maximum value Pmmaxi to the minimum value Pmmini. Therefore, the intake pressure drop amount ΔPmdwni corresponding to the i-th cylinder in this case is expressed by the following equation (4).
ΔPmdwni = Pmmaxi−Pmmini (4)
一方、図4に示されるように、吸気弁6が開弁すると、吸気管部分IMから流出してi番気筒の筒内CYLに吸入される空気の流量である筒内吸入空気流量mci(g/sec、図5参照)が増大し始める。次いで、筒内吸入空気流量mciが、スロットル弁18を通過して吸気管部分IM内に流入する空気の流量であるスロットル弁通過空気流量mt(g/sec、図5参照)よりも大きくなると、吸気圧Pmが低下し始める。次いで、筒内吸入空気流量mciが低下してスロットル弁通過空気流量mtよりも小さくなると、吸気圧Pmが増大し始める。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the
即ち、吸気管部分IM内にスロットル弁18を介して空気がスロットル弁通過空気流量mtだけ流入し、i番気筒への吸気が行われると吸気管部分IMから各吸気弁6を介し空気が筒内吸入空気流量mciだけ流出することを考えると、流出分である筒内吸入空気流量mciが流入分であるスロットル弁通過空気流量mtを一時的に超過し、このため吸気管部分IM内の圧力である吸気圧Pmが吸気圧降下量ΔPmdwniだけ低下する。
That is, when air flows into the intake pipe portion IM through the
さて、筒内充填空気量Mciは筒内吸入空気流量mciを時間積分したものである。従って、筒内充填空気量Mci又は空気量バラツキ補正係数ηiに対する吸気弁開閉弁時期OPi(図3参照)の重複の影響を無視できるとすると、筒内充填空気量Mciは次式(5)のように表すことができる。
式(5)において、右辺第1項は図4にT1で示される部分(以下、「領域T1」と称す)、即ち筒内吸入空気流量mciとスロットル弁通過空気流量mtとで囲まれた部分の面積を表したものであり、右辺第2項は図4にT2で示される部分(以下、「領域T2」と称す)、即ち筒内吸入空気流量mciとスロットル弁通過空気流量mtと直線mci=0とで囲まれた部分の面積を台形で近似して表したものである。 In Expression (5), the first term on the right side is a portion indicated by T1 in FIG. 4 (hereinafter referred to as “region T1”), that is, a portion surrounded by the cylinder intake air flow rate mci and the throttle valve passing air flow rate mt. The second term on the right side is a portion indicated by T2 in FIG. 4 (hereinafter referred to as “region T2”), that is, the cylinder intake air flow rate mci, the throttle valve passing air flow rate mt, and the straight line mci. The area of the portion surrounded by = 0 is approximated by a trapezoid.
上述したように、吸気が行われることにより筒内吸入空気流量mciがスロットル弁通過空気流量mtを一時的に超過する。従って、この期間においては、筒内吸入空気流量mciを時間積分して得られる筒内充填空気量Mciがスロットル弁通過空気流量mtの時間積分値を超過する。領域T1はこのように、吸気が行われることにより生ずるスロットル弁通過空気流量mtの積分値に対する筒内充填空気量Mciの超過分を表している。 As described above, the intake air flow rate mci in the cylinder temporarily exceeds the throttle valve passing air flow rate mt due to intake. Therefore, during this period, the cylinder charge air amount Mci obtained by time integration of the cylinder intake air flow rate mci exceeds the time integral value of the throttle valve passage air flow rate mt. The region T1 thus represents an excess of the cylinder charge air amount Mci with respect to the integral value of the throttle valve passage air flow rate mt generated by intake.
従って、一般化して言うと、筒内充填空気量を領域T2の面積で表される基本空気量と領域T1の面積で表される超過空気量とに分割し、超過空気量は、吸気が行われることにより生ずるスロットル弁通過空気量に対する筒内充填空気量の超過分であり、各気筒について基本空気量と超過空気量とを合計することにより各気筒の筒内充填空気量を算出しているということになる。 Therefore, in general terms, the in-cylinder charged air amount is divided into a basic air amount represented by the area of the region T2 and an excess air amount represented by the area of the region T1, and the excess air amount is determined by intake air. This is the excess of the in-cylinder charged air amount with respect to the throttle valve passing air amount generated by the engine, and the in-cylinder charged air amount of each cylinder is calculated by summing the basic air amount and the excess air amount for each cylinder. It turns out that.
一方、吸気管部分IMについての質量保存則は、吸気管部分IM内の空気についての状態方程式を用いて次式(6)により表される。
時刻tmaxiから時刻tminiまでの間には吸気圧Pmが吸気圧降下量ΔPmdwniだけ低下するため、式(5)は式(7)を用いて次式(8)のように書き直すことができる。
そうすると、吸気圧Pmを吸気圧センサ41により検出して吸気圧降下量ΔPmdwniを算出し、上述したパラメータKmを求め、スロットル弁通過空気流量mtをエアフロメータ40やスロットル開度センサにより検出した空気流量やスロットル開度等から算出してその平均値mtave(以下、「スロットル弁通過空気流量mt」にはその平均値mtaveも含まれるものとして説明する)を算出し、時刻tmaxi、tminiを吸気圧Pmから検出して降下時間Δtdwni(=tmini−tmaxi)を算出すれば、式(8)を用いて各気筒への筒内充填空気量Mciを算出できることになる。
Then, the intake pressure Pm is detected by the
式(8)における吸気弁6の開閉弁時間Δtocは、例えば目標開閉弁時間Δtoctrgとされる。ここで、ECU31は、例えば負荷センサ43によって検出された機関負荷や、クランク角センサ44によって検出された機関回転数等に基づいて機関運転状態が最適となるように吸気弁6の目標開閉弁時間Δtoctrgを決定し、吸気弁駆動装置22は吸気弁6の開閉弁時間が目標開閉弁時間Δtoctrgとなるように吸気弁6を駆動する。従って、弁部分の磨耗等が無ければ、すなわち全ての気筒において吸気弁駆動装置22が設計どおりに吸気弁6を駆動できれば、基本的に全ての吸気弁6の開閉弁時間は目標開閉弁時間Δtoctrgとなっており、式(8)における吸気弁6の開閉弁時間Δtocを目標開閉弁時間Δtoctrgとすることで各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができる。
The opening / closing valve time Δtoc of the
ところが、上述したように弁部分の磨耗等により吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgとなっていない場合もあり、特に吸気弁6の開閉弁時間Δtocは気筒間でばらつくことがある。このように、実際の吸気弁6の開閉弁時間Δtocが気筒間でばらついている場合に吸気弁6の開閉弁時間Δtocを目標開閉弁時間Δtoctrgとして式(8)により各気筒への筒内充填空気量Mciを算出すると、右辺第2項、すなわち図4の領域T2の算出誤差が大きく、よって各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができない。
However, as described above, there is a case where the opening / closing valve time Δtoc of the
従って、特に実際の吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキが大きいような場合、すなわち筒内充填空気量Mciの気筒間バラツキが大きいような場合には、吸気弁6の開閉弁時間Δtocを目標開閉弁時間Δtoctrgとせず、吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキを考慮した値として各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する必要がある。そこで、本発明では、筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する。以下に、筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮したi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociの算出方法について説明する。
Therefore, especially when the actual variation in cylinder time of the opening / closing valve time Δtoc of the
まず、図6を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの一つ目の算出方法について説明する。ところで、筒内充填空気量に気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合、すなわち吸気弁6の開閉弁時間に気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合、上述したように全ての気筒について吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgに一致していると考えられる。この場合、吸気弁6の開弁に伴う降下時間Δtdwnにも同様に気筒間バラツキは発生しておらず、よって全ての気筒について降下時間Δtdwnは等しい。さらに、この場合、降下時間Δtdwnがとると予想される値(以下、「予想降下時間」と称す)Δtdwntrgは、目標開閉弁時間Δtoctrgから吸気弁6のバルブリフト量の推移を考慮した予め求められたマップやその他のマップまたは数式によって算出することができる(図6左参照)。
First, referring to FIG. 6, a first calculation method of the opening / closing valve time Δtoci of the
一方、吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキは基本的に降下時間Δtdwnの気筒間バラツキに比例すると考えられる。従って、吸気圧センサ41の出力に基づいて算出されたi番気筒に対応する吸気弁6の開弁に伴う降下時間(以下、「i番気筒に対応する降下時間」と称す)Δtdwniの予想降下時間Δtdwntrgに対する割合は、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの目標開閉弁時間Δtoctrgに対する割合と等しく(図6右参照)、よってi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociは次式(9)によって算出することができる。
すなわち、一つ目の算出方法によれば、開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキを降下時間Δtdwnの気筒間バラツキ(特に、予想降下時間Δtdwntrgに対するΔtdwnの気筒間バラツキ)から推定し、推定した開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキに基づいて目標開閉弁時間Δtoctrgを気筒毎に補正することで、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。これにより、一つ目の算出方法によれば、比較的正確に各気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出することができ、よってこれを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciを比較的正確に算出することができる。
That is, according to the first calculation method, the inter-cylinder variation of the on-off valve time Δtoc is estimated from the inter-cylinder variation of the descent time Δtdwn (particularly, the inter-cylinder variation of Δtdwn with respect to the expected descent time Δtdwntrg). The opening / closing valve time Δtoci of the
次に、図7を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの二つ目の算出方法について説明する。吸気圧センサ41の出力に基づいて算出されたi番気筒に対応する降下時間Δtdwniの全気筒平均値(以下、「平均降下時間」と称す)Δtdwnaveは、降下時間Δtdwnの気筒間バラツキを全気筒に亘ってならした値であるため、吸気弁6の開閉弁時間Δtocに気筒間バラツキが無いと仮定して算出された値である予想降下時間Δtdwntrgとほぼ等しいと考えられる。そこで、本実施形態では、上述した一つ目の算出方法における予想降下時間Δtdwntrgの代わりに、平均降下時間Δtdwnaveを用いてi番気筒の開閉弁時間Δtociを算出すものであり(図7参照)、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociは次式(10)によって算出することができる。
すなわち、二つ目の算出方法によれば、開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキを平均降下時間Δtdwnaveに対する降下時間Δtdwnの気筒間バラツキから推定し、推定した開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキに基づいて目標開閉弁時間Δtoctrgを気筒毎に補正することで、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。これにより、二つ目の算出方法によれば、一つ目の算出方法に比べて事前に予想降下時間Δtdwntrgを算出する必要がなく、ECU31における計算負荷を低減しながらも各気筒への筒内充填空気量Mciを比較的正確に算出することができる。
That is, according to the second calculation method, the inter-cylinder variation of the on-off valve time Δtoc is estimated from the inter-cylinder variation of the descent time Δtdwn with respect to the average descent time Δtdwnave, and based on the estimated inter-cylinder variation of the on-off valve time Δtoc. By correcting the target opening / closing valve time Δtoctrg for each cylinder, the opening / closing valve time Δtoci of the
次に、図8を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの三つ目の算出方法について説明する。ところで、上記一つ目及び二つ目の算出方法においては吸気弁6の開閉弁時間Δtocに気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合、吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgに一致しているものとしてi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。しかしながら、実際には吸気弁6の開閉弁時間Δtocが全体的にずれている場合には、吸気弁6の開閉弁時間Δtocに気筒間バラツキが発生していないと仮定しても吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgに一致していない。
Next, a third method of calculating the opening / closing valve time Δtoci of the
一方、機関回転数及び機関負荷等の機関運転パラメータが同一であれば、気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合の吸気弁6の開閉弁時間Δtocと1サイクル(本実施形態の内燃機関では720°クランク角)あたりの吸気圧の平均値(以下、「サイクル平均吸気圧」と称す)Pmaveとの間には図8に示したような関係がある。吸気弁6の開閉弁時間Δtocが目標開閉弁時間Δtoctrgから全体的にずれていなければ、吸気圧センサ41によって検出されるサイクル平均吸気圧は図8において目標開閉弁時間Δtoctrgに対応する吸気圧Pmavetrgに一致する。しかし、吸気弁6の開閉弁時間Δtocが目標開閉弁時間Δtoctrgから全体的にずれている場合には、吸気圧センサ41によって検出されるサイクル平均吸気圧Pmaveは図8において目標開閉弁時間Δtoctrgに対応する吸気圧Pmavetrgに一致しない。逆に、この場合、図8に基づいて、サイクル平均吸気圧Pmaveから、全体的なずれによって目標開閉弁時間Δtoctrgからずれている場合における吸気弁6の開閉弁時間の全気筒平均値(以下、「予想開閉弁時期」と称す)Δtocpmを予想することができる。
On the other hand, if the engine operating parameters such as the engine speed and the engine load are the same, the opening / closing valve time Δtoc of the
そこで、三つ目の算出方法においては、吸気圧センサ41の出力に基づいてサイクル平均吸気圧Pmaveを算出し、算出したサイクル平均吸気圧Pmaveに基づいて図8に示したようなマップを用いて、全体的なずれを加味した吸気弁6の予想開閉弁時期Δtocpmを算出する。そして、算出された予想開閉弁時期Δtocpmを、例えば二つ目の算出方法における目標開閉弁時間Δtoctrgの代わりに用いる(図7参照)。
Therefore, in the third calculation method, the cycle average intake pressure Pmave is calculated based on the output of the
すなわち、本実施形態では、吸気圧センサ41によって検出された吸気圧に基づいて目標開閉弁時期Δtoctrgに対する開閉弁時期の全体的なずれを算出し、このずれを加味して算出された予想開閉弁時期Δtoctrgを開閉弁時間の気筒間バラツキに基づいて気筒毎に補正することで、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。これにより、開閉弁時間Δtocの全体的なずれ及び気筒間バラツキを考慮してi番気筒の開閉弁時間を算出することができ、よってこれを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciをより正確に算出することができる。
That is, in the present embodiment, an overall deviation of the on-off valve timing with respect to the target on-off valve timing Δtoctrg is calculated based on the intake pressure detected by the
図9は、上記三つ目の算出方法によってi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出するための制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは所定時間間隔の割り込みによって行われる。
FIG. 9 is a flowchart of a control routine for calculating the opening / closing valve time Δtoci of the
図9に示したように、まず、ステップ101では、吸気圧センサ41によって吸気圧Pmが検出され、スロットル開度センサによって検出されるスロットル開度等によってスロットル弁通過空気流量mtが算出され、さらに、吸気管部分IM内の温度を検出するための温度センサ(図示せず)によって吸気温度Tmが検出される。次に、ステップ102において、ステップ101で検出された吸気圧Pmの推移から、i番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwni(=Pmmaxi−Pmmini)及び降下時間Δtdwni(=tmini−tmaxi)が算出される。
As shown in FIG. 9, first, at
次いで、ステップ103において、前回ステップ103において1サイクルが経過したと判断されてから1サイクルが経過したか否か、或いは1番気筒吸気上死点を通過したか否かが判断される。1番気筒吸気上死点を通過していないと判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ103において1番気筒吸気上死点を通過したと判断された場合にはステップ104へと進む。
Next, at
ステップ104では、ステップ101で検出された吸気圧Pmの1サイクルに亘る平均値、すなわちサイクル平均吸気圧Pmaveが算出される。さらに、ステップ102で算出されたi番気筒に対応する降下時間Δtdwniの1サイクルに亘る平均値、すなわち平均降下時間Δtdwnaveが算出される。次いで、ステップ105では、ステップ104において算出されたサイクル平均吸気圧Pmaveから図8に示したグラフに基づいて予想開閉弁時期Δtocpmが算出される。ステップ106では、ステップ105で算出された予想開閉弁時間Δtocpm、ステップ104で算出された平均降下時間Δtdwnave、ステップ102で算出された降下時間Δtdwniから下記式(11)に基づいてi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociが1番気筒から8番気筒まで算出される。
ステップ107では、ステップ106で算出された開閉弁時間Δtoci及びステップ101、102で検出又は算出された吸気圧降下量ΔPmdwni、吸気温Tm、スロットル弁通過空気流量mt、降下時間Δtdwniを用いて式(8)に基づいてi番気筒への筒内充填空気量Mciが1番気筒から8番気筒についてそれぞれ算出される。
In
次に、図10を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの四つ目の算出方法について説明する。ところで、吸気弁駆動装置22が吸気カム(図示せず)を用いる場合には吸気カムのカムプロフィールに、吸気弁駆動装置22が電磁駆動式である場合には駆動装置の特性にもよるが、多くの場合、i番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移は図10に示したように二次曲線に近似することができる。従って、四つ目の算出方法によれば、i番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移を二次曲線に近似することによりi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時期Δtociを算出するようにしている。
Next, a fourth method of calculating the opening / closing valve time Δtoci of the
より具体的には、図10に示したように、時刻(またはクランク角)をx軸とし、i番気筒への筒内吸入空気流量mciをy軸とすると共に、i番気筒への筒内吸入空気流量mciがピークとなる時刻を零として座標を設定する。このように座標を設定するとi番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移は下記式(12)で近似することができる。
y=ax2+b …(12)
ここで、式(12)中のa及びbは定数である。
More specifically, as shown in FIG. 10, the time (or crank angle) is the x axis, the in-cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder is the y-axis, and the in-cylinder to the i-th cylinder is Coordinates are set with the time when the intake air flow rate mci reaches a peak as zero. When the coordinates are set in this way, the transition of the cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder can be approximated by the following equation (12).
y = ax 2 + b (12)
Here, a and b in Formula (12) are constants.
図4において説明したようにi番気筒に対応する降下時間をΔtdwniとすると、スロットル弁通過空気流量mtとi番気筒への筒内吸入空気流量mciとはi番気筒に対応する降下時間Δtdwniの時間間隔をあけて互いに交わる。従って、式(12)の近似曲線は、図10に示したように、地点A(−Δtdwni/2、mt)及び地点B(Δtdwni/2、mt)を通る。これを式(12)に代入すると下記式(13)が導かれる。
mt=a・(Δtdwni/2)2+b …(13)
As described in FIG. 4, if the descent time corresponding to the i-th cylinder is Δtdwni, the throttle valve passing air flow rate mt and the in-cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder are equal to the descent time Δtdwni corresponding to the i-th cylinder. Intersect each other with a time interval. Therefore, as shown in FIG. 10, the approximate curve of Expression (12) passes through the point A (−Δtdwni / 2, mt) and the point B (Δtdwni / 2, mt). Substituting this into equation (12) leads to equation (13) below.
mt = a · (Δtdwni / 2) 2 + b (13)
一方、図10における面積S(斜線部分)は、地点Aから地点Bについて式(12)を時間積分することによって下記式(14)によって算出することができる。
ここで、スロットル弁通過空気流量mtはエアフロメータ40やスロットル開度センサの出力等から算出され、i番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwniは吸気圧センサ41の出力等から算出されるため、式(13)及び式(15)にこれら算出された値を代入することにより、式(12)の定数a及びbを算出することができ、よってi番気筒への筒内吸入空気流量mciの近似式(12)を得ることができる。
Here, the throttle valve passage air flow rate mt is calculated from the output of the
この近似式(12)においてy=0とした場合に算出される二つのxの値は、それぞれ図10における地点C及び地点Dのx座標を表しており、これら二つのxの値の差分はi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを表している。従って、i番気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間Δtociは下記式(16)のように表すことができる。
すなわち、四つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量mciの推移を二次曲線に近似すると共にその近似式(12)を吸気圧センサ41の出力に基づいて算出された吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwni及びスロットル開度等から算出されたスロットル弁通過空気流量mtから求め、求められた近似式(12)からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。このように四つ目の算出方法によれば近似式を用いて吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出していることから、吸気弁6の開閉弁時間Δtociを比較的正確に算出することができる。これにより、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciをより正確に算出することができる。
That is, in the fourth calculation method, the transition of the in-cylinder intake air flow rate mci is approximated to a quadratic curve, and the approximate expression (12) is calculated based on the output of the
なお、上記実施形態では、近似式(12)からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出し、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入することによって筒内充填空気量Mciを算出しているが、近似式(12)を地点Cから地点Dまで積分することによって、すなわち下記式(17)によって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出してもよい。このように各気筒への筒内充填空気量Mciを算出すると、筒内吸入空気流量の推移が二次曲線に非常に近いような場合には各気筒への筒内充填空気量Mciを比較的正確に算出することができる。
次に、図11及び図12を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの五つ目の算出方法について説明する。
Next, a fifth method of calculating the opening / closing valve time Δtoci of the
図11は、吸気弁6の開弁時期と気筒内の圧力(以下、「筒内圧」と称す)の推移との関係を示した図である。図中、横軸はクランク角、縦軸はi番気筒の筒内圧Pciをそれぞれ示しており、また実線xは時期Xに吸気弁6が開弁された場合、破線yは時期Yに吸気弁6が開弁された場合、一点鎖線zは時期Zに吸気弁6が開弁された場合における筒内圧Pciの推移を示している。さらに、図中の二点鎖線は、吸気管部分IM内の吸気圧Pmの平均値を示している。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the opening timing of the
図11からわかるように、吸気弁6の開弁時期に関わらず、吸気上死点(図中のTDC)直後においては、筒内圧Pciは高い。これは、排出行程により筒内容積が最小となっているためである。その後の吸気行程において筒内容積が徐々に大きくなるため、それに伴って筒内圧Pciは徐々に低下していく。吸気弁6の開弁時期が早い場合には、実線xで示したように、筒内圧Pciが吸気管部分IM内の吸気圧Pmよりも高い状態で吸気弁6が開弁されることになる。このため、吸気弁6開弁直後においては、吸気管部分IMから気筒内へはほとんど空気が吸入されないか又は非常にゆっくりと空気が吸入され、その後筒内容積が大きくなるのに伴って急激に気筒内へ空気が吸入される。このように急激に気筒内へ空気が吸入されるときの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は非常に速い。
As can be seen from FIG. 11, the in-cylinder pressure Pci is high immediately after the intake top dead center (TDC in the figure) regardless of the opening timing of the
吸気弁6の開弁時期が遅くなると、破線yで示したように、筒内圧Pciが吸気管部分IM内の吸気圧Pmとほぼ等しい状態で吸気弁6が開弁されることになる。このため、吸気弁6の開弁直後においては、実線xに示した場合に比べて、吸気管部分IMから気筒内へほとんど空気が吸入されない期間が短くなると共に、その後の筒内吸入空気流量mciの上昇速度は遅くなる。吸気弁6の開弁時期がさらに遅くなると、一点鎖線zで示したように、筒内圧Pciが吸気管部分IM内の吸気圧Pmよりも低い状態で吸気弁6が開弁されることになる。このため、吸気管部分IMから気筒内へほとんど空気が吸入されない期間を経ることなく吸気弁6の開弁直後から気筒内へ空気が吸入され、このときの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は遅い。
When the opening timing of the
このように、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間と、空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は、吸気弁6の開弁時期によって変化する。一方、筒内吸入空気流量mciがピークをむかえた後においては、図11に示したように吸気弁6の開弁時期に関わらず筒内吸入空気流量mciが吸気管部分IMの吸気圧Pmに収束していくため、筒内吸入空気流量mciの下降速度は吸気弁6の開弁時期に関わらずあまり変化しない。従って、吸気弁6の開弁時期におうじて、筒内吸入空気流量mciのピークまでの上昇速度とピーク後の下降速度とは異なるものとなる。
As described above, the time from when the
そこで、五つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量mciの上昇時と下降時とで異なる二次曲線でi番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移を近似することで、実際の筒内吸入空気流量mciの推移と二次曲線との近似性を高めることとしている。 Therefore, the fifth calculation method approximates the transition of the in-cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder with a different quadratic curve when the in-cylinder intake air flow rate mci rises and falls. The approximation between the transition of the cylinder intake air flow rate mci and the quadratic curve is improved.
より具体的には、図12に示したように、時刻をx軸とし、i番気筒への筒内吸入空気流量mciをy軸とすると共に、i番気筒への筒内吸入空気流量mciがピークとなる時刻を零として座標を設定する。このように座標を設定するとi番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移は、筒内吸入空気流量mciの上昇時を表す下記式(18)と、筒内吸入空気流量mciの下降時を表す下記式(19)との二つの式で近似することができる。
y=ax2+b (x<0) …(18)
y=cx2+b (x≧0) …(19)
ここで、式(18)、(19)中のa、b及びcは定数である。
More specifically, as shown in FIG. 12, the time is the x-axis, the cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder is the y-axis, and the cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder is Set the coordinates with zero as the peak time. When the coordinates are set in this way, the transition of the in-cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder is expressed by the following equation (18) representing the rise of the in-cylinder intake air flow rate mci, and when the in-cylinder intake air flow rate mci is lowered. It can be approximated by the following two expressions:
y = ax 2 + b (x <0) (18)
y = cx 2 + b (x ≧ 0) (19)
Here, a, b and c in formulas (18) and (19) are constants.
図10に関して説明したようにスロットル弁通過空気流量mtの直線とi番気筒への筒内吸入空気流量mciの曲線とは、i番気筒に対応する降下時間Δtdwniの時間間隔をあけて互いに交わる(図12の地点A’及び地点B’)。ただし、筒内吸入空気流量mciの上昇速度と下降速度とが異なる場合には、地点A’と地点B’との中心のx座標は零にならない。そこで、地点A’と地点B’との中心のx座標の零からのずれ量をαとすると、図12に示したように、式(18)の近似曲線は地点A’(−Δtdwni/2+α、mt)を通り、式(19)の近似曲線は地点B’(Δtdwni/2+α、mt)を通る。これを式(18)及び(19)にそれぞれ代入すると下記式(20)及び式(21)がそれぞれ導かれる。
mt=a・(−Δtdwni/2+α)2+b (x<0) …(20)
mt=c・(Δtdwni/2+α)2+b (x≧0) …(21)
As described with reference to FIG. 10, the straight line of the throttle valve passing air flow rate mt and the curve of the in-cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder intersect each other with a time interval of the descent time Δtdwni corresponding to the i-th cylinder ( Point A ′ and point B ′ in FIG. However, when the rising speed and the falling speed of the in-cylinder intake air flow rate mci are different, the x coordinate of the center between the point A ′ and the point B ′ does not become zero. Therefore, if the shift amount from zero of the x coordinate at the center between the point A ′ and the point B ′ is α, as shown in FIG. 12, the approximate curve of the equation (18) is the point A ′ (− Δtdwni / 2 + α , Mt), and the approximate curve of equation (19) passes through the point B ′ (Δtdwni / 2 + α, mt). Substituting this into the equations (18) and (19) respectively leads to the following equations (20) and (21).
mt = a · (−Δtdwni / 2 + α) 2 + b (x <0) (20)
mt = c · (Δtdwni / 2 + α) 2 + b (x ≧ 0) (21)
一方、図12における面積S’(斜線部分)は、地点A’からx=0について式(18)を、x=0から地点B’について式(19)をそれぞれ時間積分したものを合計することで下記式(22)によって算出することができる。
ここで、筒内吸入空気流量mciの上昇速度に応じてずれ量αの値が変わる。すなわち、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間が長く且つ空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度が速い場合には、筒内吸入空気流量mciの下降時間に対して上昇時間が短いものとなるため、ずれ量αは大きい値となる。逆に、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間が短く且つ空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度が遅い場合には、上記の場合に比べて筒内吸入空気流量mciの下降時間に対する上昇時間が長いものとなるため、ずれ量αは小さい値となる。また、上述したように、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間及び空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は吸気弁6の開弁時期に応じて異なる。
Here, the value of the shift amount α changes according to the rising speed of the cylinder intake air flow rate mci. That is, when the time from when the
そこで、五つ目の算出方法では、ずれ量αの値は吸気弁6の開弁時期に基づいて予め求められたマップにより又は計算式により算出される。具体的には、吸気弁6の開弁時期が進角されるとずれ量αは大きくなり、吸気弁6の開弁時期が遅角されるとずれ量αは小さくなる。
Therefore, in the fifth calculation method, the value of the deviation amount α is calculated by a map or a calculation formula obtained in advance based on the valve opening timing of the
また、スロットル弁通過空気流量mt、吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwniはエアフロメータ40及び吸気圧センサ41の出力等から算出されるため、式(20)、式(21)及び式(23)にこれら算出された値及びずれ量αを代入することにより、式(18)及び式(19)の定数a、b及びcを算出することができ、よってi番気筒への筒内吸入空気流量mciの近似式(18)及び(19)を得ることができる。
Further, since the throttle valve passing air flow rate mt, the intake pressure drop amount ΔPmdwni, and the drop time Δtdwni are calculated from the outputs of the
これら近似式(18)及び(19)においてy=0とした場合に算出される二つのxの値は、それぞれ図12における地点C’及び地点D’を表しており、これら二つのxの値の差分はi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを表している。従って、i番気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間Δtociは下記式(24)のように表すことができる。
すなわち、五つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量mciの推移を二つの二次曲線で近似すると共にその近似式(18)及び(19)を吸気圧降下量ΔPmdwni、降下時間Δtdwni、スロットル弁通過空気流量mt及び吸気弁6の開弁時期から算出されたずれ量αから求め、求められた近似式からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。五つ目の算出方法によれば、筒内吸入空気流量mciの上昇時と下降時とで異なる二次曲線に近似させていることにより、筒内吸入空気流量mciの上昇速度が変わっても正確にi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出することができる。これにより、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciをより正確に算出することができる。
That is, in the fifth calculation method, the transition of the in-cylinder intake air flow rate mci is approximated by two quadratic curves, and the approximate expressions (18) and (19) are expressed by the intake pressure drop amount ΔPmdwni, the drop time Δtdwni, the throttle An opening / closing valve time Δtoci of the
なお、上記五つ目の算出方法では、近似式(18)及び(19)からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出し、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入することによって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出しているが、近似式(18)及び(19)を地点C’から地点D’まで時間積分することによって、すなわち下記式(25)によって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出してもよい。
また、上記五つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量の上昇時と下降時とで近似する二次曲線を分けているが、上昇時と下降時とで分けなくてもよく、例えば筒内吸入空気流量がピークに達する前又は後において、近似する二次曲線を分けてもよい。 In the fifth calculation method, the quadratic curve approximated when the in-cylinder intake air flow rate rises and falls is divided, but it does not have to be divided between when it rises and when it falls. An approximate quadratic curve may be divided before or after the inner intake air flow rate reaches a peak.
また、上記実施形態では、筒内吸入空気流量の推移を二次曲線で近似しているが、近似曲線は二次曲線に限られず、n次曲線(nは任意)に近似することが可能である。例えば、吸気弁のリフト量は吸気弁開弁直後または吸気弁閉弁直前において図10及び図12に示した二次曲線に近似した場合に比べて滑らかに上昇及び下降する(図13の実線参照)。従って、開弁直後または閉弁直前における吸気弁のリフト量については、四次曲線で近似することにより正確な近似が可能となり、よって吸気弁6の作用角を比較的正確に算出することができる。ただし、吸気弁6のリフト量が小さいときには、実際には吸気管部分IMから気筒内にはほとんど空気が吸入されず、実質的な筒内吸入空気流量は極めて少ない。このため、筒内吸入空気流量に有効に作用する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出する場合には筒内吸入空気流量の推移を二次曲線で近似するのが好ましい。
In the above embodiment, the transition of the in-cylinder intake air flow rate is approximated by a quadratic curve. However, the approximate curve is not limited to a quadratic curve, and can be approximated to an nth-order curve (n is arbitrary). is there. For example, the lift amount of the intake valve rises and falls more smoothly immediately after opening the intake valve or immediately before closing the intake valve than when approximating the quadratic curve shown in FIGS. 10 and 12 (see the solid line in FIG. 13). ). Therefore, the lift amount of the intake valve immediately after opening the valve or immediately before closing the valve can be accurately approximated by approximating with a quartic curve, so that the operating angle of the
さらに、上記算出方法において、吸気圧降下量ΔPmdwnや降下時間Δtdwnの算出は、1サイクル毎に、すなわち1サイクルに亘る吸気圧センサ41の出力のみに基づいて行ってもよいし、機関運転状態が定常運転状態(機関負荷や機関回転数等の機関運転パラメータが変化しない運転状態)にある場合において、複数サイクル毎に、すなわち複数サイクルに亘る吸気圧センサ41の出力に基づいて行ってもよい。
Further, in the above calculation method, the calculation of the intake pressure decrease amount ΔPmdwn and the decrease time Δtdwn may be performed every cycle, that is, based only on the output of the
次に、本発明の第二実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
ところで、上述したように、吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキが大きい場合、すなわち筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きい場合に式(8)のi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを目標開閉弁時間Δtoctrgとして各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する(以下、「目標開閉弁時間利用法」と称す)と、各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができない。
By the way, as described above, when there is a large variation between cylinders in the opening / closing valve time Δtoc of the
一方、上述した五つの算出方法(以下、「降下時間利用法」と称す)では、吸気弁6の開閉弁時間Δtociの気筒間バラツキが小さい場合には、各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができない。すなわち、上述した五つの算出方法では、いずれの方法においてもi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出するにあたりi番気筒に対応する降下時間Δtdwniを利用している。このi番気筒に対応する降下時間Δtdwniは、吸気圧センサ41によって検出された吸気圧に基づいて算出されるが、多少の測定誤差が存在する。
On the other hand, in the above-described five calculation methods (hereinafter referred to as “descent time utilization method”), when the variation between the cylinders in the open / close valve time Δtoci of the
そして、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さい場合には、目標開閉弁時間利用法で算出することによって生じる筒内充填空気量の誤差、すなわち気筒間バラツキのある開閉弁時間Δtdwnを目標開閉弁時間Δtdwntrgと擬制することによって生じる筒内充填空気量の誤差は、降下時間利用法で算出することによって生じる筒内充填空気量の誤差、すなわち開閉弁時間Δtdwnの測定誤差によって生じる筒内充填空気量の誤差よりも小さい。 If the variation in the cylinder charge air amount between the cylinders is small, an error in the cylinder charge air amount caused by calculation using the target opening / closing valve time method, that is, the opening / closing valve time Δtdwn with the cylinder variation is the target opening / closing. An error in the in-cylinder charged air amount caused by imitating the valve time Δtdwntrg is an error in the in-cylinder charged air amount caused by calculation using the descent time method, that is, an in-cylinder charged air caused by a measurement error in the on-off valve time Δtdwn Less than the quantity error.
そこで、第二実施形態では、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さい場合、すなわち筒内充填空気量の気筒間バラツキが所定レベル以下である場合には、式(8)の開閉弁時間Δtocに目標開閉弁時間Δtoctrgを代入すること(目標開閉弁時間利用法)によって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する。一方、筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きい場合、すなわち筒内充填空気量の気筒間バラツキが上記所定レベルよりも大きい場合には、上述した五つの算出方法のうちのいずれか一つの算出方法(降下時間利用法)によって、例えば、筒内吸入空気流量mciを一つの二次曲線によって近似すると共にこの二次曲線を積分することによって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する。 Therefore, in the second embodiment, when the variation in the cylinder charge air amount between the cylinders is small, that is, when the variation in the cylinder charge air amount between the cylinders is equal to or less than a predetermined level, the on-off valve time Δtoc of equation (8). By substituting the target opening / closing valve time Δtoctrg into the target opening / closing valve time utilization method, the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder is calculated. On the other hand, when the variation in the cylinder charge air amount between the cylinders is large, that is, when the variation in the cylinder charge air amount between the cylinders is larger than the predetermined level, any one of the five calculation methods described above is calculated. By a method (fall time utilization method), for example, the cylinder intake air flow rate mci is approximated by a single quadratic curve, and the quadratic curve is integrated to calculate the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder.
これにより、吸気弁6の開閉弁時間Δtociの気筒間バラツキが大きい場合であっても小さい場合であっても、比較的正確に各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することができる。
As a result, the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder can be calculated relatively accurately even when the variation between the cylinders in the opening / closing valve time Δtoci of the
なお、筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルは、例えば下記の二つの方法によって判断される。一つ目の判断方法は、降下時間Δtdwnによるものである。すなわち、降下時間Δtdwnの気筒間バラツキは筒内充填空気量の気筒間バラツキを表しており、従って降下時間Δtdwnの気筒間バラツキが大きくなると筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きくなっていると判断できる。 Note that the inter-cylinder variation level of the cylinder air charge amount is determined, for example, by the following two methods. The first determination method is based on the descent time Δtdwn. That is, the cylinder-to-cylinder variation in the drop time Δtdwn represents the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount. Therefore, the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount increases as the in-cylinder variation in the drop time Δtdwn increases. I can judge.
従って、一つ目の判断方法においては、全ての気筒に対応する降下時間Δtdwnのうち、最大値(最大降下時間)Δtdwnmaxと最小値(最小降下時間)Δtdwnminとを算出し、これら最大降下時間Δtdwnmaxと最小降下時間Δtdwnminとの差分(Δtdwnmax−Δtdwnmin)を算出する。このようにして算出された差分が予め定められた値以上である場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが大きいと判断し、差分が予め定められた値よりも小さい場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが小さいと判断する。 Therefore, in the first determination method, among the descent times Δtdwn corresponding to all the cylinders, the maximum value (maximum descent time) Δtdwnmax and the minimum value (minimum descent time) Δtdwnmin are calculated, and these maximum descent times Δtdwnmax. And the minimum drop time Δtdwnmin (Δtdwnmax−Δtdwnmin). When the difference calculated in this way is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the cylinder-to-cylinder variation level of the in-cylinder charged air amount is large, and when the difference is smaller than the predetermined value, the cylinder It is determined that the variation level between the cylinders of the inner charge air amount is small.
二つ目の判断方法は、吸気圧降下量ΔPmdwnによるものである。すなわち、吸気圧降下量ΔPmdwnの気筒間バラツキは降下時間Δtdwnと同様に筒内充填空気量の気筒間バラツキを表しており、従って吸気圧降下量ΔPmdwnの気筒間バラツキが大きくなると筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きくなっていると判断できる。 The second determination method is based on the intake pressure drop amount ΔPmdwn. That is, the inter-cylinder variation of the intake pressure drop amount ΔPmdwn represents the inter-cylinder variation of the in-cylinder charged air amount similarly to the drop time Δtdwn. Therefore, when the inter-cylinder variation of the intake pressure drop amount ΔPmdwn increases, the in-cylinder charged air amount It can be determined that the variation between the cylinders increases.
従って、二つ目の判断方法においては、全ての気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwnのうち、最大値(最大吸気圧降下量)ΔPmdwnmaxと最小値(最小吸気圧降下量)ΔPmdwnminとを算出し、これら最大吸気圧降下量ΔPmdwnmaxと最小吸気圧降下量ΔPmdwnminとの差分(ΔPmdwnmax−ΔPmdwnmin)を算出する。このようにして算出された差分が予め定められた値以上である場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが大きいと判断し、差分が予め定められた値よりも小さい場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが小さいと判断する。 Therefore, in the second determination method, the maximum value (maximum intake pressure decrease amount) ΔPmdwnmax and the minimum value (minimum intake pressure decrease amount) ΔPmdwnmin are calculated among the intake pressure decrease amounts ΔPmdwn corresponding to all the cylinders. Then, the difference (ΔPmdwnmax−ΔPmdwnmin) between the maximum intake pressure decrease ΔPmdwnmax and the minimum intake pressure decrease ΔPmdwnmin is calculated. When the difference calculated in this way is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the cylinder-to-cylinder variation level of the in-cylinder charged air amount is large, and when the difference is smaller than the predetermined value, the cylinder It is determined that the variation level between the cylinders of the inner charge air amount is small.
なお、筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルの判断は、上記二つの方法に限られない。例えば、上述したような気筒間バラツキの最大値と最小値の差分に基づいて判断するのみならず、例えば、気筒間バラツキの標準偏差に基づいて判断するようにしてもよい。 The determination of the cylinder-to-cylinder variation level of the in-cylinder charged air amount is not limited to the above two methods. For example, the determination may be made not only based on the difference between the maximum value and the minimum value of the inter-cylinder variation as described above, but also based on the standard deviation of the inter-cylinder variation, for example.
図14は、上記第二実施形態によってi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出するための制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは所定時間間隔の割り込みによって行われる。
FIG. 14 is a flowchart of a control routine for calculating the opening / closing valve time Δtoci of the
図14に示したように、まず、ステップ151では、図9に示したステップ101と同様に吸気圧Pm、スロットル弁通過空気流量mt及び吸気温度Tmが検出又は算出される。さらに、ステップ151では、ECU31から吸気弁6の目標開弁時期tivoが取得せしめられる。次いで、ステップ152では、ステップ151で検出された吸気圧Pmの推移から、i番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwniが算出される。
As shown in FIG. 14, first, in
次いで、ステップ153において、図9のステップ103と同様に1番気筒吸気上死点を通過したか否かが判断される。1番気筒吸気上死点を通過していないと判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ153において1番気筒吸気上死点を通過したと判断された場合にはステップ154へと進む。
Next, at
ステップ154では、ステップ152において算出された各気筒についての吸気圧降下量ΔPmdwniに基づいて、最大降下時間Δtdwnmaxと最小降下時間Δtdwnminとの差分が算出されると共に、この差分が予め定められた値nよりも小さいか否かが判断される。差分が予め定められた値nよりも小さいと判断された場合には、ステップ155へと進む。ステップ155では、ECU31から吸気弁6の目標開閉弁時間Δtoctrgが取得せしめられる。次いでステップ156では、ステップ151、152及び155で算出等された各種パラメータ(吸気圧降下量ΔPmdwni、吸気温度Tm、スロットル弁通過空気流量mt、降下時間Δtdwni、目標開閉弁時間Δtoctrg)の値を用いて式(8)に基づいてi番気筒への筒内充填空気量Mciが1番気筒から8番気筒までそれぞれについて算出される。
In
一方、ステップ154において、差分が予め定められた値n以上であると判断された場合には、ステップ157へと進む。ステップ157では、ステップ151で算出された吸気弁6の目標開弁時期tivoを用いて予め求められたマップ等に基づいてずれ量αが算出される。次いで、ステップ158では、ステップ151、152及びステップ157で算出等された各種パラメータ(吸気圧降下量ΔPmdwni、吸気温度Tm、スロットル弁通過空気流量mt、降下時間Δtdwni、ずれ量α)の値を用いて式(20)、(21)及び(23)に基づいて各気筒毎に定数a、b、cがそれぞれ算出される。次いでステップ159では、ステップ158で算出された定数a、b、cを式(25)に代入することにより、各気筒毎に筒内充填空気量Mciが算出される。
On the other hand, if it is determined in
次に、本発明の第三実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
ところで、吸気弁6の作用角が大きくなって点火順に連続する2気筒に対応する吸気弁6の開閉弁期間が重なるようになった場合、或いはこれら吸気弁6の開閉弁期間が重なる期間が長くなった場合には、図4における領域T1の面積に対する領域T2の面積の比率が大きくなる。従って、斯かる場合には、領域T2の面積の算出精度がi番気筒への筒内充填空気量Mciの算出精度に大きな影響を及ぼす。このため、斯かる場合にi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを目標開閉弁時間Δtoctrgとして筒内充填空気量Mciを算出すると、筒内充填空気量Mciの算出精度が悪化する。従って、この場合、目標開閉弁時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出するよりも、降下時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出する方が筒内充填空気量Mciの算出精度を高いものとすることができる。
By the way, when the operating angle of the
一方、吸気弁6の作用角が小さくなって点火順に連続する2気筒に対応する吸気弁の開閉弁期間が重ならなくなった場合、或いはこれら吸気弁6の開閉弁期間が重なる期間が短くなった場合には、図4における領域の面積に対する領域T2の面積の比率が小さくなり、i番気筒への筒内充填空気量Mciの算出精度に対する領域T2の面積の算出精度の影響は小さいものとなる。このため、斯かる場合にはi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを目標開閉弁時間Δtoctrgとして筒内充填空気量Mciを算出しても算出精度は比較的高く、逆にi番気筒に対応する降下時間Δtdwniに基づいて筒内充填空気量Mciを算出すると、i番気筒に対応する降下時間Δtdwniの測定誤差により筒内充填空気量Mciの算出精度が比較的低い。従って、斯かる場合、降下時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出するよりも、目標開閉弁時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出する方が筒内充填空気量Mciの算出精度を高いものとすることができる。
On the other hand, when the operating angle of the
そこで、本実施形態では、吸気弁6の目標作用角が大きい場合には、降下時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出すると共に、吸気弁6の目標作用角が小さい場合には、目標開閉弁時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出するようにしている。これにより、常に最適な算出方法で筒内充填空気量Mciが算出されるため、比較的正確に筒内充填空気量Mciを算出することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the target operating angle of the
なお、図4における領域T1の面積に対する領域T2の面積の比率は気筒数に応じても変化する。すなわち、気筒数が多い多気筒内燃機関の方が領域T2の面積の比率が大きい。従って、気筒数が多い多気筒内燃機関では降下時間利用法により筒内充填空気量Mciを算出し、気筒数が少ない多気筒内燃機関では開閉弁時間利用法により筒内充填空気量Mciを算出してもよい。 Note that the ratio of the area of the region T2 to the area of the region T1 in FIG. 4 also changes depending on the number of cylinders. That is, the area ratio of the region T2 is larger in the multi-cylinder internal combustion engine having a larger number of cylinders. Therefore, in a multi-cylinder internal combustion engine having a large number of cylinders, the cylinder charge air amount Mci is calculated by the descent time method, and in a multi-cylinder internal combustion engine having a small number of cylinders, the cylinder charge air amount Mci is calculated by the on-off valve time method. May be.
上述した説明においては、筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて気筒毎に燃料噴射量を調整することのみについて説明しているが、筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて燃料噴射量のみならず点火栓10による点火時期を調整するようにしてもよい。すなわち、筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて燃料噴射量を調整することで全ての気筒について混合気の空燃比を等しくさせることができるが、このままでは気筒間で筒内充填空気量及び燃料噴射量がばらついていることにより、気筒毎に発生するトルクが異なるものとなりトルク変動が起きてしまう。そこで、気筒毎に点火時期10を調整することにより全ての気筒について発生するトルクを等しいものとすることができ、よってトルク変動の発生を抑制することができる。
In the above description, only the fuel injection amount is adjusted for each cylinder based on the cylinder-to-cylinder variation in the cylinder charge air amount. However, the fuel injection is performed based on the cylinder-to-cylinder variation in the cylinder charge air amount. The ignition timing by the
また、本明細書においては、開閉弁時間Δtocは、基本的に実際の開閉弁時間、すなわち作用角を意味するものとして説明している。しかしながら、開閉弁時間Δtocは、より正確には、筒内充填空気量に影響を及ぼす開閉弁時間、すなわち気筒内に空気を吸入するのに有効に吸気弁が開弁している時間を意味するものである。 In the present specification, the on-off valve time Δtoc is basically described as meaning the actual on-off valve time, that is, the operating angle. However, the opening / closing valve time Δtoc more precisely means the opening / closing valve time that affects the in-cylinder charged air amount, that is, the time during which the intake valve is effectively opened to suck air into the cylinder. Is.
1 機関本体
6 吸気弁
10 燃料噴射弁
18 スロットル弁
22 吸気弁駆動装置
31 ECU
40 エアフロメータ
41 吸気圧センサ
IM 吸気管部分
1
40 Air flow
Claims (16)
筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定し、
推定された筒内充填空気量の気筒間バラツキが所定レベル以下の場合には、上記目標開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、
推定された筒内充填空気量の気筒間バラツキが上記所定レベルよりも大きい場合には、吸気弁の開閉弁時間を推定するのに必要な機関運転パラメータであって運転パラメータ検出手段によって検出される少なくとも一つの機関運転パラメータに基づいて推定される吸気弁の推定開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、
推定された各気筒への筒内充填空気量に基づいて多気筒内燃機関を制御する、多気筒内燃機関の制御装置。 In a control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls an intake valve so that the on-off valve time of the intake valve becomes a target on-off valve time,
Estimate the cylinder-to-cylinder variation in the amount of air charged in the cylinder,
When the estimated cylinder filling air amount is less than a predetermined level, the cylinder filling air amount to each cylinder is estimated based on the target on-off valve time,
When the estimated in-cylinder charged air amount is larger than the predetermined level , it is an engine operating parameter necessary for estimating the opening / closing time of the intake valve and is detected by the operating parameter detecting means. Estimating the in-cylinder charged air amount to each cylinder based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve estimated based on at least one engine operating parameter;
A control apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, which controls the multi-cylinder internal combustion engine based on the estimated cylinder air charge amount to each cylinder.
上記目標開閉弁時間が所定値以下の場合には、上記目標開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、
上記目標開閉弁時間が上記所定値よりも大きい場合には、運転パラメータ検出手段によって検出される少なくとも一つの機関運転パラメータに基づいて推定される吸気弁の推定開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定し、
推定された各気筒への筒内充填空気量に基づいて多気筒内燃機関を制御する、多気筒内燃機関の制御装置。 In a control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls an intake valve so that the on-off valve time of the intake valve becomes a target on-off valve time,
When the target opening / closing valve time is less than or equal to a predetermined value, the cylinder charge air amount to each cylinder is estimated based on the target opening / closing valve time,
When the target opening / closing valve time is larger than the predetermined value, the cylinders are supplied to each cylinder based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve estimated based on at least one engine operation parameter detected by the operation parameter detecting means. Estimate the amount of air filled in the cylinder,
A control apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, which controls the multi-cylinder internal combustion engine based on the estimated cylinder air charge amount to each cylinder.
上記吸気弁の推定開閉弁時間に基づいて各気筒への筒内充填空気量を推定する場合には、上記運転パラメータ検出手段によって検出される少なくとも一つの機関運転パラメータに基づいて各気筒への筒内吸入空気流量の推移の近似式を導出し、該近似式を推定開閉弁時間に亘って積分することによって各気筒への筒内充填空気量が推定される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。 When estimating the in-cylinder charged air amount to each cylinder based on the target opening / closing valve time of the intake valve, the in-cylinder charged air amount to each cylinder is determined by the basic air amount and the intake valve opening. The throttle valve passing air flow rate is divided into two, the excess air amount flowing into the cylinder from the intake pipe portion, and the throttle valve passing air flow rate flowing into the intake pipe portion via the throttle valve and the target opening / closing of the intake valve The basic air amount is calculated based on the valve time, the excess air amount is calculated based on the intake air pressure drop accompanying the opening of the intake valve, and the basic air amount and the excess air amount are summed. The amount of air filled in each cylinder is estimated,
When estimating the in-cylinder charged air amount to each cylinder based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve, the cylinder to each cylinder is based on at least one engine operating parameter detected by the operating parameter detecting means. derives the near-Nishiki inner intake air flow rate changes, the in-cylinder charged air amount of each cylinder by integrating over the near-Nishiki the estimated off valve time is estimated, of claims 1 to 5 The control apparatus of the multi-cylinder internal combustion engine of any one of Claims.
上記検出された吸気管部分の吸気圧に基づいて各気筒への筒内吸入空気流量の推移の近似式を導出し、該近似式を推定開閉弁時間に亘って積分することによって各気筒への筒内充填空気量を推定し、
推定された各気筒への筒内充填空気量に基づいて多気筒内燃機関を制御する、多気筒内燃機関の制御装置。 Detect the intake pressure of the intake pipe part,
Each cylinder by based on the intake pressure of the detected intake pipe part derives the near-Nishiki-cylinder intake air flow rate of the transition to each cylinder, integrating over the near-Nishiki the estimated off valve Time Estimate the amount of air filled in the cylinder,
A control apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, which controls the multi-cylinder internal combustion engine based on the estimated cylinder air charge amount to each cylinder.
算出された各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下時間に基づいて各気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間を推定し、
推定された各気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間に基づいて多気筒内燃機関を制御する、多気筒内燃機関の制御装置。 In addition to detecting the intake pressure in the intake pipe portion, based on the detected intake pressure, calculate the intake pressure drop time associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder,
Estimating the open / close valve time of the intake valve corresponding to each cylinder based on the calculated intake pressure drop time associated with the opening of the intake valve corresponding to each cylinder,
A control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls the multi-cylinder internal combustion engine based on an estimated opening / closing time of an intake valve corresponding to each cylinder.
上記各気筒への筒内充填空気量の推定は、各気筒への筒内充填空気量を、基本空気量と、吸気弁の開弁に伴ってスロットル弁通過空気流量を超えて吸気管部分から気筒内に流入する超過空気量とに二分割し、吸気管部分にスロットル弁を介して流入するスロットル弁通過空気流量と上記推定された吸気弁の開閉弁時間とに基づいて基本空気量を算出し、上記吸気弁の開弁に伴う吸気圧の降下量に基づいて超過空気量を算出し、これら基本空気量と超過空気量とを合計することによって行われる、請求項11〜15のいずれか1項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。 The in-cylinder charge air amount to each cylinder is estimated based on the estimated opening / closing valve time of the intake valve corresponding to each cylinder, and the multi-cylinder internal combustion engine is based on the estimated in-cylinder charge air amount to each cylinder Control
The cylinder air charge amount to each cylinder is estimated from the intake pipe portion by exceeding the basic air amount and the air flow rate through the throttle valve as the intake valve is opened. The basic air amount is calculated based on the amount of air passing through the throttle valve that flows into the intake pipe through the throttle valve and the estimated opening / closing valve time of the intake valve. The excess air amount is calculated based on the amount of decrease in the intake pressure accompanying the opening of the intake valve, and the basic air amount and the excess air amount are summed. The control device for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1.
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