JP5119189B2 - 内燃機関の吸入空気量推定装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管負圧、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「NE」を機関回転速度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
吸気管圧力が高いときほど、吸気通路内の空気の圧力と、気筒に生じる負圧との圧力差が大きくなり、気筒内に吸入される空気の量が増大する。このとき、吸気管温度が低いときには、吸気通路内の空気の密度が高くなっているため、吸気管温度が高いときよりも気筒内に吸入される空気の質量、すなわち筒内吸入空気量が増大する。一方で、吸気管温度が高いときには、吸気通路内の空気の密度が低くなるため、吸気管温度が低いときよりも筒内吸入空気量が減少する。すなわち、吸気管圧力の変化に対する筒内吸入空気量の増減度合は、吸気管温度に応じて変動し、吸気管温度が低いときほど、吸気管圧力の増減に伴う筒内吸入空気量の増減度合は大きくなる。
これに対して、従来のように暖機完了後の機関運転を想定して予め実験等を行い、その結果に基づいて筒内吸入空気量を算出する数式の各係数を設定するようにした場合には、上記のように吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することが加味されていないため、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時に、筒内吸入空気量を的確に算出することができなくなるおそれがある。
この点、上記請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置にあっては、吸気管温度が低いときほど圧力係数が大きくなるように吸気管温度に基づいて圧力係数を可変設定するようにしている。そのため、吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することを考慮し、それに即した態様で筒内吸入空気量を適切に算出することができるようになる。すなわち、機関温度が低く、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時にあっても、適切に筒内吸入空気量を推定することができるようになる。したがって、上記請求項2に記載の構成によれば、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量のずれを抑制し、的確な機関運転を実現することができるようになる。
また、吸気管温度に比例して同吸気管温度が高いときほど小さくなるように圧力係数を算出するため、比較的簡単な演算によって吸気管温度の影響を加味して筒内吸入空気量を算出することができるようになり、演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量を推定することができるようになる。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記圧力係数は、「A」を同圧力係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
請求項7に記載の発明は、「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
上記構成では、吸気管温度が低いときほど圧力係数が大きくなるように吸気管温度に基づいて圧力係数を可変設定するようにしている。そのため、吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することを考慮し、それに即した態様で筒内吸入空気量を適切に算出することができるようになる。すなわち、機関温度が低く、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時にあっても、適切に筒内吸入空気量を推定することができるようになる。したがって、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量のずれを抑制し、的確な機関運転を実現することができるようになる。
更に、上記構成によれば、暖機完了後に参照される数式にあっては、暖機完了後の機関運転に特化させて各係数を設定することができる。また、機関冷間時に参照される数式にあっても、吸気管温度に基づいて可変設定される各係数の設定態様を機関冷間時に特化したものとすることができる。そのため、こうした構成によれば、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に各係数が可変設定される数式を利用して筒内吸入空気量を算出するようにした場合と比較して、筒内吸入空気量の算出精度を向上させることができる。
また、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど補正係数の値の絶対値が大きくなるように、補正係数を算出しているため、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど、筒内吸入空気量の補正量が大きくなり、機関温度の違いによる筒内吸入空気量のずれが抑制されるようになる。
本実施形態の内燃機関10にあっては、スロットル開度θを変更した直後のような過渡状態にあっても適切な燃料噴射量制御を実現することができるように、吸気弁15が閉弁されたときに気筒11内に充填されているであろう空気の質量Mcを、吸気弁15が閉弁する前に予め推定するようにしている。そして、この推定された質量Mcに基づいて燃料噴射量fcを設定し、吸気行程における吸気弁15が閉弁するまでの間に、燃料噴射量fcに対応する量の燃料を気筒11内に供給するようにしている。
尚、図3は筒内吸入空気量mcの算出に用いる吸気弁モデルを選択する処理の流れを示すフローチャートである。この処理は機関運転中に電子制御装置100によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
以下、図4を参照して上記ステップS300における暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの算出処理について説明する。尚、図4は暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理の流れを示すフローチャートである。
次に、図5〜8を参照して上記ステップS200における冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理についてその内容を詳しく説明する。尚、図5は冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量mcの演算処理の流れを示すフローチャートである。
具体的には、圧力係数Aは下記の数式(6)に基づいて算出される。
回転係数Bは、下記の数式(7)に基づいて算出される。
そして、下記の冷間時吸気弁モデルの数式(9)に算出された圧力係数A、回転係数B、補正係数Cを代入するとともに、この数式(9)に示される関係を利用して吸気管圧力Pmと、吸気管温度Tmと、機関回転速度NEとに基づいて筒内吸入空気量mcを算出する。
このように本実施形態の電子制御装置100にあっては、機関冷却水温THWに基づいて内燃機関10の暖機が完了したか否かを判定し、その結果に応じて筒内吸入空気量mcを算出する際に利用する吸気弁モデルの数式を切り替える。
(1)吸気管圧力Pmが高いときほど、吸気通路20内の空気の圧力と、気筒11内に生じる負圧との圧力差が大きくなり、気筒11に吸入される空気の量(体積)が増大する。このとき、吸気管温度Tmが低いときには、吸気通路20内の空気の密度が高くなっているため、吸気管温度Tmが高いときよりも気筒11内に吸入される空気の質量、すなわち筒内吸入空気量mcが増大する。一方で、吸気管温度Tmが高いときには、吸気通路20内の空気の密度が低くなるため、吸気管温度Tmが低いときよりも筒内吸入空気量mcが減少する。すなわち、吸気管圧力Pmの変化に対する筒内吸入空気量mcの増減度合は、吸気管温度Tmに応じて変動し、吸気管温度Tmが低いときほど、吸気管圧力Pmの増減に伴う筒内吸入空気量mcの増減度合は大きくなる。
・上記実施形態では、暖機完了判定手段として、機関冷却水温THWが閾値Tth未満であるか否かを判定する構成を採用し、機関冷却水温THWが閾値Tth未満ではない、すなわち機関冷却水温THWが閾値Tth以上である旨の判定がなされたときに暖機が完了していることを判定するようにした。これに対して、暖機完了判定手段の構成は適宜変更することができる。例えば、機関温度を直接検出する温度センサを設け、この温度センサによって検出される温度が閾値以上であることに基づいて暖機が完了している旨を判定する構成を採用することもできる。
Claims (7)
- 「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管負圧、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「NE」を機関回転速度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。 - 「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
前記圧力係数は、「A」を同圧力係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Tm」の可変領域内において「A」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
前記圧力係数は、「A」を同圧力係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Tm」の可変領域内において「A」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
前記回転係数は、「B」を同回転係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
当該数式における「ε」は正の値であり、且つ「γ」は吸気管温度が大気温度と等しいときに「B」の値が「0」になるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、
前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、
前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。 - 請求項5に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
前記補正係数は、「C」を同補正係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。 - 「Pm」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ta」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Tm」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「mc」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「C」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、
前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、
前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出し、
前記補正係数は、「C」を同補正係数、「Tm」を吸気管温度とするとき、
当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
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