JP5362595B2 - Intake air amount parameter calculation device and control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スロットル弁を備えた内燃機関において、吸入空気量を表す吸入空気量パラメータを算出する内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置、およびこの吸入空気量パラメータ算出装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine intake air amount parameter calculation device for calculating an intake air amount parameter representing an intake air amount in an internal combustion engine including a throttle valve, and control of the internal combustion engine including the intake air amount parameter calculation device. Relates to the device.
従来、内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置およびこれを備えた制御装置として、特許文献1に記載されたものを本出願人は既に提案している。この内燃機関は、吸気通路内を流れる空気(以下「吸入空気」という)の流量を変更するスロットル弁を備えている。吸入空気量パラメータ算出装置は、吸入空気の流量(以下「吸入空気量」という)を表す吸入空気量パラメータとして、スロットル弁の開度の目標値(以下「目標開度」という)TH_CMDを算出するものであり、大気圧PAを検出する大気圧センサと、吸気温TAを検出する吸気温センサと、吸気通路内を流れる空気の流量を吸入空気量GAIRとして検出するエアフローセンサと、スロットル弁の下流側の吸気通路内の圧力を吸気圧PBとして検出する吸気圧センサなどを備えている。
Conventionally, the present applicant has already proposed an intake air amount parameter calculation device for an internal combustion engine and a control device provided with the intake air amount parameter calculation device described in
特許文献1の図9に示す吸入空気量パラメータ算出装置では、以下のように、スロットル弁を通過する空気(以下「通過空気」という)を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁をオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、目標開度TH_CMDが算出される。まず、大気圧PAと吸気圧PBとの偏差である差圧PBGAの目標値(以下「目標差圧」という)PBGA_CMDを、エンジンの運転状態に応じて算出し、吸入空気量GAIRの目標値(以下「目標吸気量」という)GAIR_CMDを、エンジンの運転状態に応じて算出するとともに、この目標吸気量GAIR_CMDおよび吸入空気量GAIRに応じて、有効吸入空気量Qeが算出される。
In the intake air amount parameter calculation device shown in FIG. 9 of
さらに、この有効吸入空気量Qeに応じて、スロットル弁と吸気通路との間の有効開口面積Aの基本値Abaseを算出し、この基本値Abaseを吸気温TA、大気圧PAおよび目標差圧PBGAに応じて補正することにより、有効開口面積Aが算出される。また、吸気温TAに応じて、粘性係数μを算出し、この粘性係数μ、吸気通路の内径Dおよび吸気通路の開口面積A0に応じて、レイノズル数Reを算出するとともに、このレイノズル数Re、および有効開口面積Aと開口面積A0との比mに応じて、補正係数Kcが算出される。そして、この補正係数Kcで有効開口面積Aを補正することにより、補正後開口面積A2を算出し、これをフィードバック補正項ΔAで補正した値(A2+ΔA)に応じて、目標開度TH_CMDが算出される。 Further, a basic value Abase of an effective opening area A between the throttle valve and the intake passage is calculated according to the effective intake air amount Qe, and the basic value Abase is calculated based on the intake air temperature TA, the atmospheric pressure PA, and the target differential pressure PBGA. The effective opening area A is calculated by correcting according to the above. Further, the viscosity coefficient μ is calculated according to the intake air temperature TA, the number of ray nozzles Re is calculated according to the viscosity coefficient μ, the inner diameter D of the intake passage and the opening area A0 of the intake passage, and the number of ray nozzles Re, The correction coefficient Kc is calculated according to the ratio m between the effective opening area A and the opening area A0. Then, the corrected opening area A2 is calculated by correcting the effective opening area A with the correction coefficient Kc, and the target opening TH_CMD is calculated according to the value (A2 + ΔA) obtained by correcting the corrected opening area A2 with the feedback correction term ΔA. The
また、内燃機関の制御装置では、以上のように算出した目標開度TH_CMDを用いて、スロットル弁の開度を制御することにより、吸入空気量GAIRが目標吸気量GAIR_CMDになるように制御される。 Further, in the control device for the internal combustion engine, the intake air amount GAIR is controlled to be the target intake air amount GAIR_CMD by controlling the opening of the throttle valve using the target opening TH_CMD calculated as described above. .
上記従来の吸入空気量パラメータ算出装置によれば、通過空気を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁をオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、目標開度TH_CMDを算出している関係上、目標開度TH_CMDの算出結果において、通過空気の流速が低い領域では、高い算出精度を確保できるものの、通過空気の流速が高い領域では、低い領域と比べて、通過空気の圧縮性の影響が大きくなることにより、算出精度が低下しやすくなる。また、そのように算出精度の低下した目標開度TH_CMDを用いて、スロットル弁の開度を制御した場合、その制御精度が低下してしまう。 According to the above-described conventional intake air amount parameter calculation device, the target opening degree TH_CMD is calculated using the modeling method in which the passing air is regarded as an incompressible fluid and the throttle valve is regarded as an orifice. In the calculation result of TH_CMD, high calculation accuracy can be secured in the region where the flow velocity of the passing air is low, but in the region where the flow velocity of the passing air is high, the influence of the compressibility of the passing air becomes larger compared to the low region , The calculation accuracy tends to decrease. In addition, when the opening degree of the throttle valve is controlled using the target opening degree TH_CMD having such a reduced calculation accuracy, the control accuracy is lowered.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、スロットル弁を通過する空気の流速の高低にかかわらず、吸入空気量パラメータを精度よく算出することができる内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置、および制御精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and can calculate an intake air amount parameter of an internal combustion engine that can accurately calculate an intake air amount parameter regardless of the flow rate of air passing through the throttle valve. It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine control device that can improve the control accuracy of the device.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、吸気通路12に設けられたスロットル弁13aによって吸入空気量が変更される内燃機関3において、吸入空気量を表す吸入空気量パラメータ(目標開度TH_CMD、吸入空気量GAIR)を算出する内燃機関3の吸入空気量パラメータ算出装置(ECU2、目標開度算出装置100、吸入空気量算出装置200)であって、スロットル弁13aの上流側における吸気通路12内の圧力を上流側圧力(大気圧PA)として検出する上流側圧力検出手段(大気圧センサ23)と、スロットル弁13aの下流側における吸気通路12内の圧力を下流側圧力(吸気圧PBA)として検出する下流側圧力検出手段(吸気圧センサ25)と、吸気通路12内の空気を圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをノズルと見なすモデリング手法を用いて、第1吸入空気量パラメータ(第1目標開度THN_CMD、第1吸入空気量GAIR_N)を算出する第1吸入空気量パラメータ算出手段(ECU2、第1目標開度算出部110、第1吸入空気量算出部210)と、吸気通路12内の空気を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、第2吸入空気量パラメータ(第2目標開度THO_CMD、第2吸入空気量GAIR_O)を算出する第2吸入空気量パラメータ算出手段(ECU2、第2目標開度算出部120、第2吸入空気量算出部220)と、検出された下流側圧力と検出された上流側圧力との比である圧力比R_P,R_Pgが第1所定域にあるとき(R_P≦R_P1,R_Pg≦R_P1gのとき)には、吸入空気量パラメータを算出された第1吸入空気量パラメータに設定するとともに、圧力比R_P,R_Pgが第1所定域よりも大きい第2所定域にあるとき(R_P2≦R_P,R_Pg2≦R_Pgのとき)には、吸入空気量パラメータを算出された第2吸入空気量パラメータに設定する吸入空気量パラメータ設定手段(ECU2、目標開度算出装置100、吸入空気量算出装置200)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置によれば、吸気通路内の空気を圧縮性流体と見なしかつスロットル弁をノズルと見なすモデリング手法を用いて、第1吸入空気量パラメータが算出されるので、第1吸入空気量パラメータの場合、スロットル弁を通過する空気(以下「通過空気」という)の流速が高い領域では、良好な算出精度を確保できるものの、通過空気の流速が低い領域では、高い領域と比べて、下流側圧力検出手段の検出誤差の影響が大きくなることにより、算出精度が低下しやすいという特性を備えている。一方、吸入空気を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁をオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、第2吸入空気量パラメータが算出されるので、第2吸入空気量パラメータの場合、通過空気の流速が低い領域では、良好な算出精度を確保できるものの、通過空気の流速が高い領域では、低い領域と比べて、空気の圧縮性の影響が大きくなることにより、算出精度がしやすいという特性を備えている。以上の理由により、通過空気の流速が高い領域では、第1吸入空気量パラメータの算出精度の方が第2吸入空気量パラメータの算出精度を上回ることになる一方、通過空気の流速が低い領域では、第2吸入空気量パラメータの算出精度の方が第1吸入空気量パラメータの算出精度を上回ることになる。 According to this intake air amount parameter calculation device for an internal combustion engine, the first intake air amount parameter is calculated using a modeling technique that regards the air in the intake passage as a compressive fluid and the throttle valve as a nozzle. In the case of the first intake air amount parameter, good calculation accuracy can be secured in a region where the flow rate of air passing through the throttle valve (hereinafter referred to as “passing air”) is high, but in a region where the flow rate of passing air is low, a high region. Compared to the above, the influence of the detection error of the downstream pressure detection means is increased, and thus the calculation accuracy is easily lowered. On the other hand, since the second intake air amount parameter is calculated using a modeling technique in which intake air is regarded as an incompressible fluid and the throttle valve is regarded as an orifice, in the case of the second intake air amount parameter, the flow velocity of the passing air is Although it is possible to ensure good calculation accuracy in the low region, it has characteristics that the calculation accuracy is easy in the region where the flow velocity of the passing air is high, because the influence of air compressibility is greater than in the low region. Yes. For the above reasons, in the region where the flow velocity of the passing air is high, the calculation accuracy of the first intake air amount parameter exceeds the calculation accuracy of the second intake air amount parameter, while in the region where the flow velocity of the passing air is low. Thus, the calculation accuracy of the second intake air amount parameter exceeds the calculation accuracy of the first intake air amount parameter.
したがって、この内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置によれば、圧力比が第1所定域にあるときには、吸入空気量パラメータが第1吸入空気量パラメータに設定され、圧力比が第1所定域よりも大きい第2所定域にあるとき、すなわち通過空気の流速が第1所定域よりも低い第2所定域では、吸入空気量パラメータが第2吸入空気量パラメータに設定されるので、通過空気の流速の高低に応じて、吸入空気量パラメータを、第1吸入空気量パラメータおよび第2吸入空気量パラメータのうちのより高い算出精度を備えた方に設定することができる。その結果、吸入空気量パラメータを、通過空気の流速の高低にかかわらず、従来よりも高精度で算出することができる。 Therefore, according to the intake air amount parameter calculation apparatus for an internal combustion engine, when the pressure ratio is in the first predetermined range, the intake air amount parameter is set to the first intake air amount parameter, and the pressure ratio is set to be less than the first predetermined range. Is larger than the first predetermined region, that is, in the second predetermined region where the flow velocity of the passing air is lower than the first predetermined region, the intake air amount parameter is set to the second intake air amount parameter. The intake air amount parameter can be set to the one having the higher calculation accuracy of the first intake air amount parameter and the second intake air amount parameter in accordance with the height of the first intake air amount parameter. As a result, the intake air amount parameter can be calculated with higher accuracy than before, regardless of the flow velocity of the passing air.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の吸入空気量パラメータ算出装置(ECU2、目標開度算出装置100、吸入空気量算出装置200)において、第1吸入空気量パラメータ算出手段は、モデリング手法を用いて導出された第1吸入空気量パラメータの算出手法において、圧力比の関数(流量関数Ψ,Ψg)を用い、第1所定域は、圧力比の関数が理論的に極大値Ψmax,Ψgmaxを示すときの圧力比の所定値R_P1,R_Pg1以下の領域であることを特徴とする。
The invention according to
後述するように、通過空気を圧縮性流体と見なしかつスロットル弁をノズルと見なすモデリング手法を用いて、吸入空気量を表す吸入空気量パラメータの算出手法を導出した場合、その算出手法は圧力比の関数を用いるものとなる。このような圧力比の関数の場合、圧力比の変化に対して理論上、極大値を示すとともに、この極大値を示すときの圧力比の所定値以下の領域では、通過空気の流速が音速を超えることで、圧力比の関数の値は極大値から変化せず、一定となる(後述する図9,22参照)。したがって、この内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置によれば、第1所定域が、圧力比の関数が理論的に極大値を示すときの圧力比の所定値以下の領域に設定されているので、第1吸入空気量パラメータを、圧力比の関数がその極大値に保持される領域でのみ算出することができ、その算出精度を高レベルに維持することができる。 As will be described later, when a calculation method for the intake air amount parameter representing the intake air amount is derived using a modeling method in which the passing air is regarded as a compressive fluid and the throttle valve is regarded as a nozzle, the calculation method is calculated based on the pressure ratio. Function is used. In the case of such a function of the pressure ratio, a theoretical maximum value is shown with respect to the change in the pressure ratio, and in the region where the pressure ratio is equal to or less than a predetermined value when the maximum value is exhibited, the flow velocity of the passing air is the sound speed. By exceeding, the value of the function of the pressure ratio does not change from the maximum value and becomes constant (see FIGS. 9 and 22 described later). Therefore, according to the intake air amount parameter calculation device for the internal combustion engine, the first predetermined region is set to a region equal to or smaller than the predetermined value of the pressure ratio when the pressure ratio function theoretically shows the maximum value. The first intake air amount parameter can be calculated only in the region where the function of the pressure ratio is held at the maximum value, and the calculation accuracy can be maintained at a high level.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の内燃機関3の吸入空気量パラメータ算出装置(ECU2、目標開度算出装置100、吸入空気量算出装置200)において、第1所定域および第2所定域は互いに重複しないように設定されており、吸入空気量パラメータ設定手段は、圧力比R_P,R_Pgが第1所定域と第2所定域との間にあるとき(R_P1<R_P<R_P2,R_P1<R_P<R_P2のとき)には、圧力比R_P,R_Pgに基づいて重み付け係数Kt,Kgを算出し、吸入空気量パラメータを、重み付け係数Kt,Kgを用いた加重平均演算を第1吸入空気量パラメータおよび第2吸入空気量パラメータに施した値に設定することを特徴とする。
The invention according to
この内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置によれば、圧力比が第1所定域と第2所定域との間にあるときには、圧力比に基づいて重み付け係数が算出され、吸入空気量パラメータが、重み付け係数を用いた加重平均演算を第1吸入空気量パラメータおよび第2吸入空気量パラメータに施した値に設定されるので、吸入空気量パラメータを、第1吸入空気量パラメータおよび第2吸入空気量パラメータの一方から他方に直接的に切り換える場合と異なり、圧力比の変化に伴う吸入空気量パラメータの急激な変動を回避することができる。 According to the intake air amount parameter calculation device for an internal combustion engine, when the pressure ratio is between the first predetermined region and the second predetermined region, the weighting coefficient is calculated based on the pressure ratio, and the intake air amount parameter is Since the weighted average calculation using the weighting coefficient is set to the value obtained by performing the first intake air amount parameter and the second intake air amount parameter, the intake air amount parameter is set to the first intake air amount parameter and the second intake air amount. Unlike the case of switching directly from one of the parameters to the other, it is possible to avoid a sudden change in the intake air amount parameter accompanying a change in the pressure ratio.
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関3の吸入空気量パラメータ算出装置(ECU2、目標開度算出装置100、吸入空気量算出装置200)において、内燃機関3は、吸気弁4の最大揚程である吸気リフトLIFTを変更する可変リフト機構40を備えており、第1吸入空気量パラメータは、吸入空気量GAIRおよびスロットル弁13aの開度THの一方に相当する値であり、第1吸入空気量パラメータ算出手段は、モデリング手法を用いて導出された第1吸入空気量パラメータの算出手法において、吸入空気量GAIRおよびスロットル弁13aの開度THの他方を表す値(吸入空気量GAIR、開度関数FTH)を独立変数として用いるとともに、吸気リフトLIFTが所定値以下LIFT1のときに、吸気リフトLIFTおよび上流側圧力(大気圧PA)に応じて、第1吸入空気量パラメータを補正する補正手段(ECU2、大気圧補正係数算出部140,240)を備えることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an intake air amount parameter calculation device (
内燃機関が吸気弁の最大揚程である吸気リフトを変更する可変リフト機構を備えている場合、後述する図12に示すように、吸入空気量とスロットル弁の開度との間の相関性は、吸気リフトが大きい領域では、吸気リフトおよび上流側圧力が変化した際、その影響をあまり受けないのに対して、吸気リフトが小さい領域では、吸気リフトおよび上流側圧力が変化した際、その影響によって大きなずれを生じてしまうことが本出願人の実験により確認されている。そのため、この内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置のように、第1吸入空気量パラメータの算出手法において、吸入空気量およびスロットル弁の開度の他方を表す値を独立変数として用いた場合、吸気リフトが小さい領域では、吸気リフトおよび上流側圧力が変化した際、吸入空気量とスロットル弁の開度との間の相関性が変化することにより、第1吸入空気量パラメータの算出精度が低下するおそれがある。これに対して、この内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置によれば、吸気リフトが所定値以下のときに、吸気リフトおよび上流側圧力に応じて、第1吸入空気量パラメータが補正されるので、吸気リフトが小さい領域において、吸気リフトおよび上流側圧力が変化した場合でも、その影響を抑制しながら、第1吸入空気量パラメータを精度よく算出することができる。 When the internal combustion engine includes a variable lift mechanism that changes the intake lift that is the maximum lift of the intake valve, as shown in FIG. 12 described later, the correlation between the intake air amount and the opening of the throttle valve is In the region where the intake lift is large, when the intake lift and the upstream pressure change, the influence is not so much, whereas in the region where the intake lift is small, when the intake lift and the upstream pressure change, It has been confirmed by the applicant's experiment that a large deviation occurs. Therefore, when the value representing the other of the intake air amount and the opening of the throttle valve is used as an independent variable in the first intake air amount parameter calculation method as in the intake air amount parameter calculation device of the internal combustion engine, In the region where the lift is small, when the intake lift and the upstream pressure change, the correlation between the intake air amount and the opening of the throttle valve changes, so that the calculation accuracy of the first intake air amount parameter decreases. There is a fear. On the other hand, according to the intake air amount parameter calculation device for the internal combustion engine, when the intake lift is equal to or less than a predetermined value, the first intake air amount parameter is corrected according to the intake lift and the upstream pressure. Even when the intake lift and the upstream pressure change in a region where the intake lift is small, the first intake air amount parameter can be accurately calculated while suppressing the influence thereof.
請求項5に係る内燃機関3の制御装置1は、請求項1ないし4のいずれかに記載の内燃機関3の吸入空気量パラメータ算出装置(ECU2、目標開度算出装置100)を備え、吸入空気量パラメータ算出装置は、吸入空気量パラメータとして、スロットル弁13aの開度の目標となる目標開度TH_CMDを算出し(ステップ5)、算出された目標開度TH_CMDを用いて、内燃機関3を制御する第1制御手段(ECU2、ステップ8)をさらに備えることを特徴とする。
A
この内燃機関の制御装置によれば、前述したように、通過空気の流速の高低にかかわらず、スロットル弁の開度の目標となる目標開度を精度よく算出することができるので、そのような目標開度を用いて内燃機関を制御することにより、高い制御精度を確保することができる。 According to the control device for an internal combustion engine, as described above, the target opening degree that is the target of the opening degree of the throttle valve can be accurately calculated regardless of the flow rate of the passing air. By controlling the internal combustion engine using the target opening, high control accuracy can be ensured.
請求項6に係る内燃機関3の制御装置1Aは、請求項1ないし4のいずれかに記載の内燃機関3の吸入空気量パラメータ算出装置(ECU2、吸入空気量算出装置200)を備え、吸入空気量パラメータ算出装置は、吸入空気量パラメータとして、吸入空気量GAIRを算出し(ステップ10)、算出された吸入空気量GAIRを用いて、内燃機関3を制御する第2制御手段(ECU2、ステップ13,14)をさらに備えることを特徴とする。
A control device 1A for an
この内燃機関の制御装置によれば、前述したように、通過空気の流速の高低にかかわらず、吸入空気量を精度よく算出することができるので、そのような吸入空気量を用いて内燃機関を制御することにより、高い制御精度を確保することができる。 According to this control device for an internal combustion engine, as described above, the intake air amount can be accurately calculated regardless of the flow rate of the passing air. Therefore, the internal combustion engine is controlled using such intake air amount. By controlling, high control accuracy can be ensured.
以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置および制御装置について説明する。この制御装置1は、図2に示すように、ECU2を備えており、このECU2は、後述するように、内燃機関(以下「エンジン」という)3の運転状態に応じて、後述する吸入空気量制御処理などの各種の制御処理を実行する。
Hereinafter, an intake air amount parameter calculation device and a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、エンジン3は、4組の気筒3aおよびピストン3b(1組のみ図示)を有する直列4気筒ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。このエンジン3は、気筒3a毎に設けられた一対の吸気弁4,4(1つのみ図示)および一対の排気弁7,7(1つのみ図示)と、吸気カムシャフト5および吸気カム6を有するとともに各吸気弁4を開閉駆動する吸気側動弁機構30と、排気カムシャフト8および排気カム9を有するとともに各排気弁7を開閉駆動する排気側動弁機構70と、燃料噴射弁10(図2参照)などを備えている。
As shown in FIG. 1, the
吸気カムシャフト5および排気カムシャフト8はそれぞれ、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド3cに回動自在に取り付けられているとともに、気筒3aの配列方向に沿って延びている。この吸気カムシャフト5の一端部上には、吸気スプロケット(図示せず)が同軸に配置され、回転自在に設けられている。この吸気スプロケットは、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト3dに連結され、後述する可変カム位相機構60を介して吸気カムシャフト5に連結されている。以上の構成により、吸気カムシャフト5は、クランクシャフト3dが2回転する毎に1回転する。また、吸気カム6は、吸気カムシャフト5上にこれと一体に回転するように設けられている。
Each of the
さらに、吸気側動弁機構30は、クランクシャフト3dの回転に伴う吸気カムシャフト5の回転によって、各気筒3aの吸気弁4を、リターンスプリング4aの付勢力に抗しながら開閉駆動するものであり、後述するように、吸気弁4の開弁中の最大揚程である吸気リフトLIFTを無段階に変更するとともに、吸気弁4のバルブタイミングを無段階に変更する可変式の動弁機構で構成されている。
Further, the intake
一方、排気側動弁機構70は、クランクシャフト3dの回転に伴う排気カムシャフト8の回転によって、各気筒3aの排気弁7を、リターンスプリング7aの付勢力に抗しながら開閉駆動する。それにより、排気行程中、排気弁7が開弁することによって、燃焼ガスが気筒3a内から排気通路14に排出される。
On the other hand, the exhaust-
一方、燃料噴射弁10は、気筒3a毎に設けられ、燃料を気筒3a内に直接噴射するようにシリンダヘッド3cに取り付けられている。すなわち、エンジン3は直噴エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁10は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2によって、その開弁時間および開弁タイミングが制御される。すなわち燃料噴射量および噴射時期が制御される。
On the other hand, the
さらに、エンジン3には、クランク角センサ20が設けられている。このクランク角センサ20は、マグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、クランクシャフト3dの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。
Further, the
このCRK信号は、所定クランク角(例えば1゜)毎に1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に1パルスが出力される。
The CRK signal is output at one pulse every predetermined crank angle (for example, 1 °), and the
一方、エンジン3の吸気通路12には、スロットル弁機構13が設けられており、このスロットル弁機構13は、スロットル弁13aおよびこれを開閉駆動するTHアクチュエータ13bなどを備えている。スロットル弁13aは、吸気通路12の途中に回動自在に設けられており、回動に伴う開度の変化により吸気通路12内を流れる空気の流量を変化させる。THアクチュエータ13bは、ECU2に接続されたモータにギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2からの制御入力信号によって駆動されることで、スロットル弁13aの開度(以下「スロットル弁開度」という)THを変化させる。なお、以下の説明では、吸気通路12内を流れる空気を「吸入空気」という。
On the other hand, a
次に、図3を参照しながら、前述した吸気側動弁機構30について説明する。この吸気側動弁機構30は、同図に示すように、吸気カムシャフト5、吸気カム6、可変リフト機構40および可変カム位相機構60などを備えている。
Next, the intake
この可変リフト機構40は、クランクシャフト3dの回転に伴う吸気カムシャフト5の回転によって吸気弁4を開閉駆動するとともに、吸気リフトLIFTを図4に示す最小値LIFT_minと最大値LIFT_maxとの間で無段階に変更するものである。この可変リフト機構40は、具体的には、本出願人が特開2007−100522号公報などで提案済みのものと同様に構成されているので、以下、その概略を簡単に説明する。
The
この可変リフト機構40は、コントロールシャフト41およびロッカアームシャフト42と、これらのシャフト41,42上に気筒3a毎に設けられたロッカアーム機構43と、これらのロッカアーム機構43を同時に駆動するリフトアクチュエータ50(図2参照)と、回動規制機構(図示せず)などを備えている。
The
このロッカアーム機構43は、リンク44a、ローラ軸44b、ローラ44c、ロッカアーム45などを備えている。また、リフトアクチュエータ50は、モータおよび減速ギヤ機構(いずれも図示せず)などを組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの制御入力信号によって駆動されると、コントロールシャフト41を回動させ、それにより、リンク44aをローラ軸44bを中心として回動させる。
The
このリンク44aが図3に実線で示すゼロリフト位置にある場合、吸気カム6が回転し、そのカムノーズによりローラ44cがロッカアームシャフト42側に押されると、リンク44aはコントロールシャフト41を中心として、図3の時計回りに回動する。その際、ロッカアーム45の案内面45aがコントロールシャフト41を中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、リターンスプリング4aの付勢力により、ロッカアーム45は図3に示す閉弁位置に保持される。それにより、吸気リフトLIFTは値0に保持され、吸気弁4は閉弁状態に保持される。
When the
一方、リンク44aがゼロリフト位置から最大リフト位置(図3の2点鎖線で示す位置)側の位置まで回動し、その位置に保持されている状態では、吸気カム6の回転により、リンク44aがコントロールシャフト41を中心として図3の時計回りに回動すると、ロッカアーム45は、リターンスプリング4aの付勢力に抗しながら、図3に示す閉弁位置から下方に回動し、吸気弁4を開放する。その際、ロッカアーム45の回動量すなわち吸気リフトLIFTは、リンク44aが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きくなる。すなわち、吸気弁4は、リンク44aが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きなリフトで開弁する。
On the other hand, when the
また、コントロールシャフト41の回動範囲は、回動規制機構によって、前述した最大リフト位置と、前述したゼロリフト位置から最大リフト位置側に若干回動した最小リフト位置との間に規制されるように構成されている。それにより、吸気カム6の回転中、吸気弁4は、リンク44aが最大リフト位置にあるときには、図4に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気リフトLIFTは、その最大値LIFT_maxを示すとともに、リンク44aが最小リフト位置にあるときには、図4に2点鎖線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気リフトLIFTは、その最小値LIFT_minを示す。
Further, the rotation range of the
以上のように、この可変リフト機構40では、リフトアクチュエータ50を介して、リンク44aを最小リフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、吸気リフトLIFTが、所定の最小値LIFT_minと所定の最大値LIFT_maxとの間で無段階に変更される。
As described above, in the
また、可変リフト機構40には、回動角センサ21が設けられており(図2参照)、この回動角センサ21は、コントロールシャフト41の回動角を検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、この回動角センサ21の検出信号に基づき、吸気リフトLIFTを算出する。
Further, the
次に、前述した可変カム位相機構60について説明する。この可変カム位相機構60は、吸気カムシャフト5のクランクシャフト3dに対する相対的な位相(以下「カム位相」という)CAINを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、吸気カムシャフト5の吸気スプロケット側の端部に設けられている。
Next, the aforementioned variable
この可変カム位相機構60は、具体的には、本出願人が特開2007−100522号公報などで提案済みのものと同様に構成されているので、その詳細な説明は省略するが、カム位相電磁弁61(図2参照)などを備えており、ECU2からの制御入力信号によりカム位相電磁弁61が駆動されると、カム位相CAINを、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化させる。それにより、吸気弁4のバルブタイミングは、図5に実線で示す最遅角タイミングと、図5に2点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
Specifically, the variable
一方、吸気カムシャフト5の可変カム位相機構60と反対側の端部には、カム角センサ22(図2参照)が設けられている。このカム角センサ22は、例えばマグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、吸気カムシャフト5の回転に伴い、パルス信号であるCAM信号を所定のカム角(例えば1゜)ごとにECU2に出力する。ECU2は、このCAM信号および前述したCRK信号に基づき、カム位相CAINを算出する。
On the other hand, a cam angle sensor 22 (see FIG. 2) is provided at the end of the
以上のように、このエンジン3では、可変リフト機構40によって、吸気リフトLIFTを所定範囲内で無段階に変更できるとともに、可変カム位相機構60によって、吸気弁4のバルブタイミングを所定範囲内で無段階に変更できるように構成されている。
As described above, in the
さらに、図2に示すように、ECU2には、大気圧センサ23、吸気温センサ24、吸気圧センサ25、スロットル弁開度センサ26、アクセル開度センサ27およびLAFセンサ28が電気的に接続されている。この大気圧センサ23は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧PAを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。この大気圧PAは絶対圧として検出される。なお、本実施形態では、大気圧センサ23が上流側圧力検出手段に相当し、大気圧PAが上流側圧力に相当する。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、吸気温センサ24は、吸気通路12内の空気の温度(以下「吸気温」という)TAを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。さらに、吸気圧センサ25は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、スロットル弁13aよりも下流側の吸気通路12内の圧力(以下「吸気圧」という)PBAを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。この吸気圧PBAは、絶対圧として検出される。なお、本実施形態では、吸気圧センサ25が下流側圧力検出手段に相当し、吸気圧PBAが下流側圧力に相当する。
The intake
一方、スロットル弁開度センサ26は、ポテンショメータで構成されており、スロットル弁開度THを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。また、アクセル開度センサ27は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度APを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。さらに、LAFセンサ28は、排気通路14の触媒装置よりも上流側に設けられており、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気通路14内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。
On the other hand, the throttle
また、ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ20〜28の検出信号などに応じて、エンジン3の運転状態を判別し、吸入空気量制御処理などの各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ECU2が、吸入空気量パラメータ算出装置、第1吸入空気量パラメータ算出手段、第2吸入空気量パラメータ算出手段、吸入空気量パラメータ設定手段、補正手段、および第1制御手段に相当する。
The
一方、本実施形態の制御装置1は、図6に示すように、目標開度算出装置100を備えており、この目標開度算出部100は、具体的には、ECU2によって構成されている。なお、本実施形態では、目標開度算出部100が吸入空気量パラメータ算出装置および吸入空気量パラメータ設定手段に相当する。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the
この目標開度算出装置100は、吸入空気量パラメータとして、スロットル弁開度THの目標となる目標開度TH_CMDを算出するものであり、同図に示すように、第1目標開度算出部110、第2目標開度算出部120、重み付け係数算出部140、増幅器141,142および加算器143を備えている。
The target
この第1目標開度算出部110では、後述するように、スロットル弁13aを通過する空気(以下「通過空気」という)を圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをノズルと見なすモデリング手法を用いて、第1目標開度THN_CMDが算出される。なお、本実施形態では、第1目標開度算出部110が第1吸入空気量パラメータ算出手段に相当し、第1目標開度THN_CMDが第1吸入空気量パラメータに相当する。
As will be described later, the first target opening
また、第2目標開度算出部120では、後述するように、通過空気を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、第2目標開度THO_CMDが算出される。なお、本実施形態では、第2目標開度算出部120が第2吸入空気量パラメータ算出手段に相当し、第2目標開度THO_CMDが第2吸入空気量パラメータに相当する。
The second target opening
さらに、重み付け係数算出部140では、目標吸気圧PBA_CMDと大気圧PAとの比を、圧力比R_P(=PBA_CMD/PA)として算出し、この圧力比R_Pに応じて、図7に示すマップを検索することにより、重み付け係数Ktが算出される。なお、目標吸気圧PBA_CMDは、吸気圧PBAの目標となる値であり、その算出手法については後述する。
Further, the weighting
同図におけるR_P1,R_P2は、圧力比R_Pの所定値を表しており、R_P1≒0.53の関係と、R_P1<R_P2の関係が成立するように設定される。同図に示すように、重み付け係数Ktは、R_P≦R_P1の領域では値1.0に、R_P2≦R_Pの領域では値0にそれぞれ設定されているとともに、R_P1<R_P<R_P2の領域では、圧力比R_Pの変化分に比例して変化するように設定されている。重み付け係数Ktがこのように設定されている理由については後述する。 R_P1 and R_P2 in the figure represent predetermined values of the pressure ratio R_P, and are set so that the relationship of R_P1≈0.53 and the relationship of R_P1 <R_P2 are established. As shown in the figure, the weighting coefficient Kt is set to a value of 1.0 in the region of R_P ≦ R_P1, and a value of 0 in the region of R_P2 ≦ R_P, and in the region of R_P1 <R_P <R_P2, It is set to change in proportion to the change in the ratio R_P. The reason why the weighting coefficient Kt is set in this way will be described later.
一方、増幅器141,142では、第1目標開度THN_CMDおよび第2目標開度THO_CMDをそれぞれ、Kt,1−Kt倍に増幅した値が算出される。そして、加算器143では、そのように増幅された値を用い、下式(1)により、目標開度TH_CMDが算出される。すなわち、目標開度TH_CMDは、第1および第2目標開度THN_CMD,THO_CMDの加重平均演算によって算出される。
この式(1)を参照すると明らかなように、Kt=1.0のとき、すなわちR_P≦R_P1が成立し、通過空気の流速が高い領域では、TH_CMD=THN_CMDとなり、Kt=0のとき、すなわちR_P2≦R_Pが成立し、通過空気の流速が低い領域では、TH_CMD=THO_CMDとなる。さらに、0<Kt<1のとき、すなわちR_P1<R_P<R_P2が成立している領域では、目標開度TH_CMDにおける第1および第2目標開度THN_CMD,THO_CMDの重み付けの度合は、重み付け係数Ktの値によって決定される。 As is apparent from the equation (1), when Kt = 1.0, that is, when R_P ≦ R_P1 is established and the flow velocity of the passing air is high, TH_CMD = THN_CMD, and when Kt = 0, In a region where R_P2 ≦ R_P is established and the flow velocity of the passing air is low, TH_CMD = THO_CMD. Further, when 0 <Kt <1, that is, in a region where R_P1 <R_P <R_P2 is established, the weighting degree of the first and second target opening THN_CMD, THO_CMD at the target opening TH_CMD is the weighting coefficient Kt. Determined by value.
以上のように目標開度TH_CMDが算出されるのは以下の理由による。すなわち、第1目標開度THN_CMDの場合、後述するように、通過空気を圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをノズルと見なすモデリング手法を用いて算出される関係上、通過空気の流速が高い領域では、良好な算出精度を確保できるものの、通過空気の流速が低い領域では、高い領域と比べて、吸気圧センサ25の検出誤差の影響が大きくなることにより、算出精度が低下しやすいという特性を備えている。一方、第2目標開度THO_CMDの場合、通過空気を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて算出される関係上、通過空気の流速が低い領域では、良好な算出精度を確保できるものの、通過空気の流速が高い領域では、低い領域と比べて、空気の圧縮性の影響が大きくなることにより、算出精度が低下しやすいという特性を備えている。
The target opening TH_CMD is calculated as described above for the following reason. That is, in the case of the first target opening THN_CMD, as will be described later, a region where the flow velocity of the passing air is high is calculated using a modeling method in which the passing air is regarded as a compressive fluid and the
その結果、通過空気の流速が高い領域では、第1目標開度THN_CMDの算出精度の方が第2目標開度THO_CMDの算出精度を上回ることになり、通過空気の流速が低い領域では、第2目標開度THO_CMDの算出精度の方が、第1目標開度THN_CMDの算出精度を上回ることになる。したがって、R_P≦R_P1が成立するような、通過空気の流速が高い領域では、目標開度TH_CMDを第2目標開度THO_CMDよりも算出精度の高い第1目標開度THN_CMDとして算出するとともに、R_P2≦R_Pが成立するような、通過空気の流速が低い領域では、目標開度TH_CMDを、第1目標開度THN_CMDよりも算出精度の高い第2目標開度THO_CMDとして算出することによって、目標開度TH_CMDを、通過空気の流速の高低にかかわらず、高い算出精度で算出することができる。 As a result, the calculation accuracy of the first target opening THN_CMD exceeds the calculation accuracy of the second target opening THO_CMD in the region where the flow velocity of the passing air is high, and the second accuracy is calculated in the region where the flow velocity of the passing air is low. The calculation accuracy of the target opening THO_CMD exceeds the calculation accuracy of the first target opening THN_CMD. Therefore, in a region where the flow velocity of the passing air is high such that R_P ≦ R_P1 is established, the target opening TH_CMD is calculated as the first target opening THN_CMD with higher calculation accuracy than the second target opening THO_CMD, and R_P2 ≦ In a region where the flow rate of the passing air is low such that R_P is established, the target opening TH_CMD is calculated as the second target opening THO_CMD with higher calculation accuracy than the first target opening THN_CMD. Can be calculated with high calculation accuracy regardless of the flow velocity of the passing air.
また、0<Kt<1のときには、目標開度TH_CMDにおける第1および第2目標開度THN_CMD,THO_CMDの重み付けの度合いが、重み付け係数Ktの値によって決定される。これは、THN_CMD,THO_CMDの一方から他方に直接的に切り換えた場合、第1および第2目標開度THN_CMD,THO_CMDの値の差が大きいと、それに起因して吸入空気量GAIRが急変し、トルク段差が発生する可能性あるので、それを回避するためである。すなわち、前述したように、重み付け係数Ktが0<Kt<1となるR_P1<R_P<R_P2の領域では、重み付け係数Ktが圧力比R_Pの変化分に比例して変化するように設定されているので、圧力比R_Pが2つの所定値R_P1,R_P2の間で変化すると、それに伴って重み付け係数Ktが徐々に変化することにより、目標開度TH_CMDにおける第1および第2目標開度THN_CMD,THO_CMDの重み付けの度合いが徐々に変化することになる。その結果、トルク段差の発生を回避することができる。 When 0 <Kt <1, the degree of weighting of the first and second target openings THN_CMD and THO_CMD at the target opening TH_CMD is determined by the value of the weighting coefficient Kt. This is because when the value of the first and second target openings THN_CMD and THO_CMD is large when the value is directly switched from one of THN_CMD and THO_CMD to the other, the intake air amount GAIR changes suddenly and torque This is because there is a possibility that a level difference will occur, so that it can be avoided. That is, as described above, in the region of R_P1 <R_P <R_P2 where the weighting coefficient Kt is 0 <Kt <1, the weighting coefficient Kt is set to change in proportion to the change in the pressure ratio R_P. When the pressure ratio R_P changes between two predetermined values R_P1 and R_P2, the weighting coefficient Kt gradually changes accordingly, whereby the first and second target openings THN_CMD and THO_CMD at the target opening TH_CMD are weighted. The degree of change will gradually change. As a result, generation of a torque step can be avoided.
次に、図8を参照しながら、前述した第1目標開度算出部110について説明する。この第1目標開度算出部110は、以下に述べるように、スロットル弁13aと吸入空気の関係を流体力学に基づいてモデリングする手法を用いながら、第1目標開度THN_CMDを算出するものであり、同図に示すように、流量関数算出部111、開度関数算出部112、基準開度算出部113、大気圧補正係数算出部114および乗算器115を備えている。
Next, the first target opening
まず、流量関数算出部111では、圧力比R_Pに応じて、図9に示すマップを検索することにより、流量関数Ψ(圧力比の関数)が算出される。このマップでは、流量関数Ψは、R_P2≦R_Pの領域では、圧力比R_Pが大きいほど、より小さい値に設定されているとともに、R_P≦R_P1の領域では、一定値Ψmaxに設定されている。これは以下の理由による。
First, the flow rate
すなわち、流量関数Ψの理論値は、同図のR_P1≦R_Pの領域では、実線で示す曲線状の値となり、同図のR_P≦R_P1の領域では、破線で示す曲線状の値となる。言い換えれば、流量関数Ψの理論値は、圧力比R_Pに対して上に向かって凸の曲線状に変化するとともに、R_P=R_P1のときに、極大値Ψmaxを示すように算出される。しかし、R_P≦R_P1の領域では、スロットル弁13aを通過する空気の流速が音速を超えてしまう関係上、流量関数Ψの実際の値は、R_P≦R_P1の領域で極大値Ψmaxに保持されてしまうので、図9のマップでは、流量関数Ψのマップ値は実線で示す値に設定されている。
That is, the theoretical value of the flow function ψ is a curved value indicated by a solid line in the region of R_P1 ≦ R_P in the same figure, and a curved value indicated by a broken line in the region of R_P ≦ R_P1 in the same figure. In other words, the theoretical value of the flow rate function Ψ is calculated so as to change upward in a convex curve with respect to the pressure ratio R_P, and to show a maximum value Ψmax when R_P = R_P1. However, in the region of R_P ≦ R_P1, the actual value of the flow function Ψ is held at the maximum value Ψmax in the region of R_P ≦ R_P1 because the flow velocity of the air passing through the
次に、開度関数算出部112では、下式(2)により、開度関数FTHが算出される。
上式(2)のGAIR_CMDは、吸入空気量GAIRの目標となる目標吸気量であり、後述するように算出される。また、Rは空気のガス定数である。上式(2)は、以下に述べる手法により導出される。すなわち、通過空気を圧縮性流体かつ断熱流であると見なしかつスロットル弁13aをノズルと見なしてモデリングすると、下式(3)に示すモデル式が得られる。
上式(3)において、uは通過空気の流速を、P1,P2はスロットル弁13aの上流側および下流側圧力を、ρ1はスロットル弁13aの上流側の吸入空気の密度を、κは吸入空気の比熱比をそれぞれ表している。
In the above equation (3), u is the flow velocity of the passing air, P 1 and P 2 are the upstream and downstream pressures of the
次に、吸入空気の質量流量をG、スロットル弁13aの開口面積をA、スロットル弁13aの下流側の吸入空気の密度をρ2、スロットル弁13aの流量係数をCdとすると、連続の式に基づき、下式(4)が得られる。
また、完全気体の等エントロピー変化では下式(5)が成立し、この式(5)を変形すると、下式(6)が得られる。
上式(6)を前述した式(4)に代入すると、下式(7)が得られる。
ここで、上式(7)の右辺のCd・A以外の項を、前述した式(3)を代入して整理すると、下式(8)のようになる。
この式(8)を用いて上式(7)を書き換えると、下式(9)が得られる。
また、空気の密度ρは、気体の状態方程式PV=GRTから下式(10)によって定義される。
上式(10)のρをρ1に、PをP1にそれぞれ置き換えた式を上式(9)に代入すると、下式(11)が得られる。
ここで、上式(11)の圧力比P2/P1の項を流量関数Ψとして下式(12)のように定義し、これを用いて上式(11)を書き換えると、下式(13)が得られる。
上式(13)において、開口面積Aおよび流量係数Cdはいずれも、スロットル弁開度THによって決まる関数であるので、値Cd・Aを開度関数FTH(=Cd・A)と定義し、これを用いて上式(13)を書き換えると、下式(14)が得られる。
上式(14)において、スロットル弁13aの上流側における圧力損失を無視し、上流側圧力P1を大気圧PAに置き換えるとともに、質量流量Gを吸入空気量GAIRに、温度Tを大気温TAにそれぞれ置き換えると、下式(15)が得られる。
さらに、上式(15)を開度関数FTHについて整理すると、下式(16)が得られる。
この式(16)において、吸入空気量GAIRをその目標値である目標吸気量GAIR_CMDに置き換えると、前述した式(2)が導出される。なお、この目標吸気量GAIR_CMDの算出手法については後述する。 In the equation (16), when the intake air amount GAIR is replaced with the target intake air amount GAIR_CMD that is the target value, the above-described equation (2) is derived. A method for calculating the target intake air amount GAIR_CMD will be described later.
一方、基準開度算出部113では、開度関数FTHに応じて、図10に示すマップを検索することにより、基準開度THN_BASEが算出される。この図10のマップは、大気圧PA、吸気圧PBAおよび吸気温TAなどの環境条件が所定の基準条件下にあるときの、開度関数FTHに対する目標開度TH_CMDの値を表している。
On the other hand, the reference opening
さらに、大気圧補正係数算出部114(補正手段)では、吸気リフトLIFTおよび大気圧PAに応じて、図11に示すマップを検索することにより、大気圧補正係数KPAが算出される。同図において、PA1〜PA3は、大気圧PAの所定値であり、PA1<PA2<PA3の関係が成立するように設定される。また、LIFT1は、吸気リフトLIFTの所定値であり、前述した最小値LIFT_minに近い値に設定されている。同図に示すように、この大気圧補正係数KPAは、LIFT1≦LIFTの領域では、値1に設定されているとともに、LIFT<LIFT1の領域では、後述する理由により、大気圧PAが低いほど、より大きい値に設定されている。 Further, the atmospheric pressure correction coefficient calculation unit 114 (correction means) calculates the atmospheric pressure correction coefficient KPA by searching the map shown in FIG. 11 according to the intake lift LIFT and the atmospheric pressure PA. In the figure, PA1 to PA3 are predetermined values of the atmospheric pressure PA, and are set so that the relationship PA1 <PA2 <PA3 is established. LIFT1 is a predetermined value of the intake lift LIFT, and is set to a value close to the aforementioned minimum value LIFT_min. As shown in the figure, the atmospheric pressure correction coefficient KPA is set to a value of 1 in the region of LIFT1 ≦ LIFT, and in the region of LIFT <LIFT1, for a reason described later, the lower the atmospheric pressure PA, It is set to a larger value.
そして、乗算器115では、下式(17)により、第1目標開度THN_CMDが算出される。
以上のように、第1目標開度算出部110では、第1目標開度THN_CMDは、基準開度THN_BASEを大気圧補正係数KPAで補正することにより算出される。その理由を、図12を参照しながら説明する。同図のLIFT2,3は、吸気リフトLIFTの所定値であり、LIFT3<LIFT2<LIFT1が成立するように設定される。同図に実線で示す曲線は、大気圧PAが前述した基準条件下にあるときよりも低い状態、すなわち高地にある状態で、スロットル弁開度THおよび吸気リフトLIFTを変化させたときの吸入空気量GAIRの実測値を表している。また、同図に破線で示す曲線は、大気圧PAが前述した基準条件下にある状態、すなわち平地にある状態で、スロットル弁開度THおよび吸気リフトLIFTを変化させたときの吸入空気量GAIRの実測値を、上記実線で示す曲線の値と同じ高地相当の大気圧PAでの値となるように補正したものである。
As described above, in the first target opening
これらの2つの値を比較すると明らかなように、吸気リフトLIFTが所定値LIFT1にあるときには、平地用のマップ値を大気圧PAに応じて補正することで、補正値は実測値に対してほとんどずれていないものの、吸気リフトLIFTが所定値LIFT1よりも小さい領域すなわち低リフト域では、吸気リフトLIFTが小さいほど、実測値が補正値を下回る度合がより大きくなっており、より大きなずれを生じていることが判る。したがって、本実施形態では、大気圧PAが低くかつ吸気リフトLIFTが小さい領域における、このようなずれの発生を抑制するために、大気圧補正係数KPAが、前述した図11に示す傾向に設定されている。 As is clear from comparison of these two values, when the intake lift LIFT is at the predetermined value LIFT1, the correction value is almost the same as the actual measurement value by correcting the map value for flat ground according to the atmospheric pressure PA. Although there is no deviation, in the region where the intake lift LIFT is smaller than the predetermined value LIFT1, that is, the low lift region, the smaller the intake lift LIFT, the greater the degree to which the actually measured value falls below the correction value, resulting in a larger deviation. I know that. Therefore, in the present embodiment, the atmospheric pressure correction coefficient KPA is set to the tendency shown in FIG. 11 described above in order to suppress the occurrence of such a shift in the region where the atmospheric pressure PA is low and the intake lift LIFT is small. ing.
さらに、第1目標開度THN_CMDの場合、前述したように、通過空気を圧縮性流体と見なし、かつスロットル弁13aをノズルと見なすモデリング手法を用いて算出される関係上、通過空気の流速が高い領域では、高い算出精度を確保できるものの、通過空気の流速が低い領域では、高い領域と比べて、吸気圧センサ25の検出誤差の影響が大きくなることにより、算出精度が低下しやすいという特性を備えている。
Furthermore, in the case of the first target opening THN_CMD, as described above, the flow rate of the passing air is high because of the relationship calculated using the modeling method in which the passing air is regarded as a compressive fluid and the
次に、図13を参照しながら、前述した第2目標開度算出部120について説明する。この第2目標開度算出部120は、前述した特許文献1と同様に、通過空気を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、第2目標開度THO_CMDを算出するものである。
Next, the second target opening
同図に示すように、第2目標開度算出部120は、基準開口面積算出部121、開口面積算出部122、第1補正係数算出部123、開口面積比算出部124、粘性係数算出部125、レイノズル数算出部126、第2補正係数算出部127、乗算器128および最終値算出部129を備えている。
As shown in the figure, the second target opening
まず、基準開口面積算出部121では、目標吸気量GAIR_CMDに応じて、図14に示すマップを検索することにより、基準開口面積A1_BASEが算出される。この基準開口面積A1_BASEは、スロットル弁13aをオリフィスと見なしたときの、目標吸気量GAIR_CMDを確保するのに必要な開口面積の基準値を表している。このマップでは、目標吸気量GAIR_CMDが大きいほど、それを確保するために、基準開口面積A1_BASEがより大きい値に設定されている。
First, the reference opening
次に、開口面積算出部122では、下式(18)により、開口面積A1が算出される。
上式(18)のPBGA_CMDは、目標差圧であり、大気圧PAから目標吸気圧PBA_CMDを減算することによって算出される。この目標吸気圧PBA_CMDの算出手法については後述する。また、上式(18)のPBGAbaseは、所定の基準差圧であり、吸気差圧PBGA(=PA−PBA)の所定の一定値に設定されている。 PBGA_CMD in the above equation (18) is a target differential pressure, and is calculated by subtracting the target intake pressure PBA_CMD from the atmospheric pressure PA. A method for calculating the target intake pressure PBA_CMD will be described later. Further, PBGAbase in the above equation (18) is a predetermined reference differential pressure, and is set to a predetermined constant value of the intake differential pressure PBGA (= PA−PBA).
さらに、第1補正係数算出部123では、下式(19)に示すように、第1補正係数K1が算出される。この第1補正係数K1は、開口面積A1を密度補正するための値である。
上式(19)において、Tbaseは、基準吸気温であり、前述した基準条件下での吸気温TAの値に設定されている。また、Pbaseは、基準大気圧であり、前述した基準条件下での大気圧PAの値に設定されている。 In the above equation (19), Tbase is the reference intake air temperature, and is set to the value of the intake air temperature TA under the reference conditions described above. Pbase is the reference atmospheric pressure, and is set to the value of the atmospheric pressure PA under the reference conditions described above.
一方、開口面積比算出部124では、開口面積比R_Aが、開口面積A1と吸気通路12の通路断面積Adとの比A1/Adとして算出され、粘性係数算出部125では、吸気温TAに応じて、図15に示すマップを検索することにより、吸入空気の粘性係数μが算出される。
On the other hand, the opening area
また、レイノズル数算出部126では、下式(20)により、レイノズル数Reが算出される。なお、下式(20)のDは吸気通路12の内径を表している。
さらに、第2補正係数算出部127では、開口面積比R_Aおよびレイノズル数Reに応じて、図16に示すマップを検索することにより、第2補正係数K2が算出される。同図のRe1〜Re3は、レイノズル数Reの所定値であり、Re1<Re2<Re3の関係が成立するように設定される。
Further, the second correction
同図に示すように、このマップでは、第2補正係数K2は、開口面積比R_Aが小さいほど、またはレイノズル数Reが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、開口面積比R_Aが小さいほど、またはレイノズル数Reが大きいほど、空気流がスロットル弁13aを通過しにくくなるので、それに対応してスロットル弁開度の開口面積をより大きい値に設定するためである。
As shown in the figure, in this map, the second correction coefficient K2 is set to a larger value as the aperture area ratio R_A is smaller or the number of ray nozzles Re is larger. This is because the smaller the opening area ratio R_A or the greater the number of lay nozzles Re, the more difficult the air flow passes through the
一方、乗算器128では、下式(21)により、補正後開度面積A1_MODが算出される。
上式(21)に示すように、補正後開度面積A1_MODは、開口面積A1を2つの補正係数K1,K2で補正することにより算出される。 As shown in the above equation (21), the corrected opening area A1_MOD is calculated by correcting the opening area A1 with two correction coefficients K1 and K2.
さらに、最終値算出部129では、補正後開度面積A1_MODに応じて、図17に示すマップを検索することにより、第2目標開度THO_CMDが算出される。このマップでは、補正後開度面積A1_MODが大きいほど、それを確保するために、第2目標開度THO_CMDがより大きい値に設定されている。
Further, the final
以上のように、第2目標開度THO_CMDの場合、通過空気を非圧縮性流体と見なし、かつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて算出される関係上、通過空気の流速が低い領域では、良好な算出精度を確保できるものの、通過空気の流速が高い領域では、低い領域と比べて、空気の圧縮性の影響が大きくなることにより、算出精度が低下しやすいという特性を備えている。
As described above, in the case of the second target opening degree THO_CMD, a region in which the flow velocity of the passing air is low due to the relationship calculated using the modeling method in which the passing air is regarded as an incompressible fluid and the
次に、図18を参照しながら、ECU2によって実行される吸入空気量制御処理について説明する。この制御処理は、前述した算出手法によって目標開度TH_CMDを算出し、これを用いてスロットル弁機構13を制御するとともに、可変リフト機構40および可変カム位相機構60を制御することによって、吸入空気量を制御するものであり、所定の制御周期(例えば10msec)で実行される。
Next, an intake air amount control process executed by the
同図に示すように、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、目標吸気量GAIR_CMDを算出する。具体的には、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図示しないマップを検索することにより、エンジン3に要求されている要求トルクPM_CMDを算出し、この要求トルクPM_CMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標吸気量GAIR_CMDを算出する。
As shown in the figure, first, in step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), a target intake air amount GAIR_CMD is calculated. Specifically, a required torque PM_CMD required for the
次に、ステップ2に進み、目標吸気量GAIR_CMDに応じて、目標カム位相CAIN_CMDを算出した後、ステップ3で、目標吸気量GAIR_CMDおよび目標カム位相CAIN_CMDに応じて、目標リフトLIFT_CMDを算出する。
Next, the process proceeds to step 2, and after calculating the target cam phase CAIN_CMD according to the target intake air amount GAIR_CMD, at
次に、ステップ4に進み、目標吸気量GAIR_CMDおよび目標カム位相CAIN_CMDに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標吸気圧PBA_CMDを算出する。 Next, the process proceeds to step 4, and a target intake pressure PBA_CMD is calculated by searching a map (not shown) according to the target intake air amount GAIR_CMD and the target cam phase CAIN_CMD.
ステップ4に続くステップ5で、目標開度TH_CMDを、前述した目標開度算出装置100の算出手法によって算出する。
In
次いで、ステップ6に進み、カム位相制御処理を実行する。この制御処理では、目標カム位相CAIN_CMDに応じて、図示しないマップを検索することにより、カム位相電磁弁61に供給すべき制御入力信号のデューティ比を算出し、そのように算出した制御入力信号をカム位相電磁弁61に供給することによって、カム位相CAINが目標カム位相CAIN_CMDになるように制御される。
Next, the routine proceeds to step 6 where cam phase control processing is executed. In this control process, a duty ratio of a control input signal to be supplied to the cam
次に、ステップ7で、吸気リフト制御処理を実行する。この制御処理では、吸気リフトLIFTおよび目標リフトLIFT_CMDを用いて所定のフィードバック制御手法により、リフトアクチュエータ50に供給すべき制御入力信号の値を算出し、そのように算出した制御入力信号をリフトアクチュエータ50に供給することによって、吸気リフトLIFTが、目標リフトLIFT_CMDに収束するようにフィードバック制御される。
Next, in step 7, an intake lift control process is executed. In this control process, the value of the control input signal to be supplied to the
ステップ7に続くステップ8で、開度制御処理を実行する。この制御処理では、目標開度TH_CMDに応じて、図示しないマップを検索することにより、THアクチュエータ13bに供給すべき制御入力信号のデューティ比を算出し、そのように算出した制御入力信号をTHアクチュエータ13bに供給することによって、スロットル弁開度THが目標開度TH_CMDになるように制御される。以上のように、ステップ8の開度制御処理を実行した後、本処理を終了する。
In
以上のように、第1実施形態の目標開度算出装置100によれば、目標開度TH_CMDが、第1目標開度THN_CMDおよび第2目標開度THO_CMDの加重平均演算式(1)によって算出されるとともに、式(1)の重み付け係数Ktが、圧力比R_Pに応じて、図7のマップを検索することにより算出される。それにより、R_P≦R_P1が成立するような、通過空気の流速が高い領域では、Kt=1.0となることで、目標開度TH_CMDが第1目標開度THN_CMDとして算出されるとともに、R_P2≦R_Pが成立するような、通過空気の流速が低い領域では、Kt=0となることで、目標開度TH_CMDが第2目標開度THO_CMDとして算出される。
As described above, according to the target opening
この場合、前述したように、第1目標開度THN_CMDおよび第2目標開度THO_CMDは、通過空気の流速が高い領域では、第1目標開度THN_CMDの算出精度が第2目標開度THO_CMDの算出精度を上回るとともに、通過空気の流速が低い領域では、第2目標開度THO_CMDの算出精度が第1目標開度THN_CMDの算出精度を上回るように算出される。したがって、R_P≦R_P1が成立するような、通過空気の流速が高い領域で、目標開度TH_CMDを第1目標開度THN_CMDとして算出し、R_P2≦R_Pが成立するような、通過空気の流速が低い領域で、目標開度TH_CMDを第2目標開度THO_CMDとして算出することによって、目標開度TH_CMDを、通過空気の流速の高低に応じて、第1目標開度THN_CMDおよび第2目標開度THO_CMDのうちのより高い算出精度を備えた方として算出することができる。その結果、目標開度TH_CMDを、通過空気の流速の高低にかかわらず、従来よりも高精度で算出することができる。 In this case, as described above, in the first target opening THN_CMD and the second target opening THO_CMD, the calculation accuracy of the first target opening THN_CMD is the calculation of the second target opening THO_CMD in the region where the flow rate of the passing air is high. In a region where the accuracy exceeds the accuracy and the flow velocity of the passing air is low, the calculation accuracy of the second target opening THO_CMD is calculated so as to exceed the calculation accuracy of the first target opening THN_CMD. Accordingly, the target opening TH_CMD is calculated as the first target opening THN_CMD in a region where the flow rate of the passing air is high such that R_P ≦ R_P1 is established, and the flow rate of the passing air is low so that R_P2 ≦ R_P is satisfied. By calculating the target opening TH_CMD as the second target opening THO_CMD in the region, the target opening TH_CMD is set to the first target opening THN_CMD and the second target opening THO_CMD according to the flow velocity of the passing air. It can be calculated as one having higher calculation accuracy. As a result, the target opening TH_CMD can be calculated with higher accuracy than before, regardless of the flow rate of the passing air.
また、圧力比R_PがR_P1<R_P<R_P2の領域にある場合、圧力比R_Pが2つの所定値R_P1,R_P2の間で変化すると、それに伴って重み付け係数Ktが徐々に変化することにより、目標開度TH_CMDにおける第1および第2目標開度THN_CMD,THO_CMDの重み付けの度合いが徐々に変化することになる。それにより、第1目標開度THN_CMDおよび第2目標開度THO_CMDの一方から他方に直接的に切り換える場合と異なり、圧力比R_Pの変化に伴う目標開度TH_CMDの急激な変動を回避することができる。 Further, when the pressure ratio R_P is in the region of R_P1 <R_P <R_P2, when the pressure ratio R_P changes between the two predetermined values R_P1 and R_P2, the weighting coefficient Kt gradually changes accordingly, thereby causing the target opening. The degree of weighting of the first and second target openings THN_CMD and THO_CMD at the degree TH_CMD gradually changes. Thereby, unlike the case of switching directly from one of the first target opening THN_CMD and the second target opening THO_CMD to the other, it is possible to avoid a rapid fluctuation of the target opening TH_CMD accompanying the change in the pressure ratio R_P. .
さらに、図9のマップでは、流量関数Ψが、R_P≦R_P1の領域で理論上の極大値Ψmaxに設定されているので、第1目標開度THN_CMDを、流量関数Ψがその極大値Ψmaxに保持される領域でのみ算出することができ、その算出精度を高レベルに維持することができる。 Further, in the map of FIG. 9, since the flow function Ψ is set to the theoretical maximum value Ψmax in the region of R_P ≦ R_P1, the first target opening degree THN_CMD is held at the maximum value Ψmax. It is possible to calculate only in the region to be performed, and the calculation accuracy can be maintained at a high level.
これに加えて、吸気リフトLIFTが所定値LIFT1以下のときに、吸気リフトLIFTおよび大気圧PAに応じて、大気圧補正係数KPAを算出し、この大気圧補正係数KPAで基準開度THN_BASEを補正することにより、第1目標開度THN_CMDが算出されるので、吸気リフトLIFTが小さい領域において、吸気リフトLIFTおよび大気圧PAが変化した場合でも、その影響を抑制しながら、第1目標開度THN_CMDを精度よく算出することができる。 In addition, when the intake lift LIFT is equal to or smaller than the predetermined value LIFT1, an atmospheric pressure correction coefficient KPA is calculated according to the intake lift LIFT and the atmospheric pressure PA, and the reference opening THN_BASE is corrected by the atmospheric pressure correction coefficient KPA. Thus, since the first target opening THN_CMD is calculated, even when the intake lift LIFT and the atmospheric pressure PA change in a region where the intake lift LIFT is small, the first target opening THN_CMD is suppressed while suppressing the influence thereof. Can be calculated with high accuracy.
また、第1実施形態の制御装置1によれば、目標開度TH_CMDが以上のように精度よく算出されるので、そのような目標開度TH_CMDを用いて、スロットル弁開度THを制御することによって、高い制御精度を確保することができる。これに加えて、目標開度TH_CMDが、圧力比R_Pの変化に伴う急激な変動を回避するように算出されるので、トルク段差の発生を回避することができる。
Further, according to the
なお、第1実施形態は、吸入空気量パラメータとして、目標開度TH_CMDを算出するように構成した例であるが、本発明の吸入空気量パラメータはこれに限らず、吸入空気量を表す吸入空気量パラメータを算出するものであればよい。例えば、吸入空気量パラメータとして、スロットル弁開度THを算出するように構成してもよい。 The first embodiment is an example in which the target opening TH_CMD is calculated as the intake air amount parameter. However, the intake air amount parameter of the present invention is not limited to this, and the intake air representing the intake air amount is used. What is necessary is just to calculate a quantity parameter. For example, the throttle valve opening TH may be calculated as the intake air amount parameter.
また、第1実施形態は、制御装置として、目標開度TH_CMDを用いてスロットル弁開度THを制御する制御装置1を用いた例であるが、本発明の制御装置はこれに限らず、目標開度TH_CMDを用いて、内燃機関を制御するものであればよい。例えば、制御装置として、目標開度TH_CMDを用いて内燃機関の点火時期を制御するものを用いてもよい。
Moreover, although 1st Embodiment is an example using the
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置および制御装置について説明する。第2実施形態の場合、内燃機関の機械的構成および制御装置の電気的構成(各種センサ20〜28およびECU2など)は、前述した第1実施形態の構成と同一であるので、以下、制御装置1と異なる点を中心に説明するとともに、同一の構成に関しては説明を省略する。なお、本実施形態では、ECU2が、吸入空気量パラメータ算出装置、第1吸入空気量パラメータ算出手段、第2吸入空気量パラメータ算出手段、吸入空気量パラメータ設定手段、補正手段、および第2制御手段に相当する。
Next, an intake air amount parameter calculation device and control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described. In the case of the second embodiment, the mechanical configuration of the internal combustion engine and the electrical configuration of the control device (
本実施形態の制御装置1Aは、図19に示すように、吸入空気量GAIRを算出する吸入空気量算出装置200を備えており、算出された吸入空気量GAIRを用いて、後述するように、燃料噴射制御処理を実行するものである。なお、本実施形態では、吸入空気量算出装置200が吸入空気量パラメータ算出装置および吸入空気量パラメータ設定手段に相当する。
As shown in FIG. 19, the control device 1A of the present embodiment includes an intake air
同図に示すように、吸入空気量算出装置200は、第1吸入空気量算出部210、第2吸入空気量算出部220、重み付け係数算出部240、増幅器241,242および加算器243を備えている。
As shown in the figure, the intake air
まず、第1吸入空気量算出部210では、後述するように、通過空気を圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをノズルと見なすモデリング手法を用いて、第1吸入空気量GAIR_Nが算出される。なお、本実施形態では、第1吸入空気量算出部210が第1吸入空気量パラメータ算出手段に相当し、第1吸入空気量GAIR_Nが第1吸入空気量パラメータに相当する。
First, the first intake air
また、第2吸入空気量算出部220では、後述するように、通過空気を非圧縮性流体と見なしかつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、第2吸入空気量GAIR_Oが算出される。なお、本実施形態では、第2吸入空気量算出部220が第2吸入空気量パラメータ算出手段に相当し、第2吸入空気量GAIR_Oが第2吸入空気量パラメータに相当する。
Further, the second intake air
さらに、重み付け係数算出部240では、吸気圧PBAと大気圧PAとの比を、圧力比R_Pg(=PBA/PA)として算出し、この圧力比R_Pgに応じて、図20に示すマップを検索することにより、重み付け係数Kgが算出される。
Further, the weighting
同図におけるR_Pg1,R_Pg2は、圧力比R_Pgの所定値を表しており、R_Pg1≒0.53の関係と、R_Pg1<R_Pg2の関係が成立するように設定される。同図に示すように、重み付け係数Kgは、R_Pg≦R_Pg1の領域では値1.0に、R_Pg2≦R_Pgの領域では値0にそれぞれ設定されているとともに、R_Pg1<R_Pg<R_Pg2の領域では、圧力比R_Pgの変化分に比例して変化するように設定されている。重み付け係数Kgが以上のように設定されている理由は、前述した重み付け係数Ktの設定理由と同じである。 R_Pg1 and R_Pg2 in the drawing represent predetermined values of the pressure ratio R_Pg, and are set so that the relationship of R_Pg1≈0.53 and the relationship of R_Pg1 <R_Pg2 are established. As shown in the figure, the weighting coefficient Kg is set to a value of 1.0 in the region of R_Pg ≦ R_Pg1, and a value of 0 in the region of R_Pg2 ≦ R_Pg, and in the region of R_Pg1 <R_Pg <R_Pg2, It is set to change in proportion to the change in the ratio R_Pg. The reason why the weighting coefficient Kg is set as described above is the same as the reason for setting the weighting coefficient Kt described above.
一方、増幅器241,242では、第1吸入空気量GAIR_Nおよび第2吸入空気量GAIR_Oをそれぞれ、Kg,1−Kg倍に増幅した値が算出される。そして、加算器243では、そのように増幅された値を用い、下式(22)の加重平均演算式により、吸入空気量GAIRが算出される。
この式(22)を参照すると明らかなように、Kg=1.0のとき、すなわちR_Pg≦R_Pg1が成立し、通過空気の流速が高い領域では、GAIR=GAIR_Nとなり、Kg=0のとき、すなわちR_Pg2≦R_Pgが成立し、通過空気の流速が低い領域では、GAIR=GAIR_Oとなる。さらに、0<Kg<1のとき、すなわちR_Pg1<R_Pg<R_Pg2が成立している領域では、吸入空気量GAIRにおける第1および第2吸入空気量GAIR_N,GAIR_Oの重み付けの度合は、重み付け係数Kgの値によって決定される。 As is clear from this equation (22), when Kg = 1.0, that is, when R_Pg ≦ R_Pg1 is established and the flow velocity of the passing air is high, GAIR = GAIR_N, and when Kg = 0, In a region where R_Pg2 ≦ R_Pg is established and the flow velocity of the passing air is low, GAIR = GAIR_O. Further, when 0 <Kg <1, that is, in a region where R_Pg1 <R_Pg <R_Pg2 is established, the degree of weighting of the first and second intake air amounts GAIR_N and GAIR_O in the intake air amount GAIR is determined by the weighting coefficient Kg. Determined by value.
吸入空気量GAIRを以上のような加重平均演算を用いて算出する理由は、前述した目標開度TH_CMDの算出において加重平均演算を用いたのと理由とおなじである。すなわち、第1吸入空気量GAIR_Nおよび第2吸入空気量GAIR_Oはそれぞれ、通過空気を圧縮性流体および非圧縮性流体であると見なした算出手法によって算出される関係上、通過空気の流速が高い領域では、第1吸入空気量GAIR_Nの算出精度が第2吸入空気量GAIR_Oの算出精度を上回ることになり、通過空気の流速が低い領域では、第2吸入空気量GAIR_Oの算出精度が第1吸入空気量GAIR_Nの算出精度を上回ることになる。したがって、R_Pg≦R_Pg1の領域では、吸入空気量GAIRをより算出精度の高い第1吸入空気量GAIR_Nに設定し、R_Pg2≦R_Pgの領域では、吸入空気量GAIRをより算出精度の高い第2吸入空気量GAIR_Oに設定することによって、良好な算出精度を確保するためである。 The reason why the intake air amount GAIR is calculated using the weighted average calculation as described above is the same as the reason why the weighted average calculation is used in the calculation of the target opening TH_CMD described above. That is, the first intake air amount GAIR_N and the second intake air amount GAIR_O are calculated by a calculation method in which the passing air is regarded as a compressible fluid and an incompressible fluid, and thus the flow velocity of the passing air is high. In the region, the calculation accuracy of the first intake air amount GAIR_N exceeds the calculation accuracy of the second intake air amount GAIR_O, and in the region where the flow velocity of the passing air is low, the calculation accuracy of the second intake air amount GAIR_O is the first intake air amount. This will exceed the calculation accuracy of the air amount GAIR_N. Accordingly, in the region of R_Pg ≦ R_Pg1, the intake air amount GAIR is set to the first intake air amount GAIR_N with higher calculation accuracy, and in the region of R_Pg2 ≦ R_Pg, the intake air amount GAIR is set to the second intake air with higher calculation accuracy. This is to ensure good calculation accuracy by setting the amount GAIR_O.
また、0<Kg<1のときには、吸入空気量GAIRにおける第1および第2吸入空気量GAIR_N,GAIR_Oの重み付けの度合いが、重み付け係数Kgの値によって決定される。これは、GAIR_N,GAIR_Oの一方から他方に直接的に切り換えた場合、第1および第2吸入空気量GAIR_N,GAIR_Oの値の差が大きいときには、それに起因して吸入空気量GAIRが急変し、トルク段差が発生する可能性あるので、それを回避するためである。すなわち、前述したように、重み付け係数Kgが0<Kg<1となるR_Pg1<R_Pg<R_Pg2の領域では、重み付け係数Kgが圧力比R_Pgの変化分に比例して変化するように設定されているので、圧力比R_Pgが2つの所定値R_Pg1,R_Pg2の間で変化すると、それに伴って重み付け係数Kgが徐々に変化することにより、吸入空気量GAIRがGAIR_N,GAIR_Oの一方側の値から他方側の値に向かって徐々に変化することになる。その結果、トルク段差の発生を回避することができる。 When 0 <Kg <1, the degree of weighting of the first and second intake air amounts GAIR_N and GAIR_O in the intake air amount GAIR is determined by the value of the weighting coefficient Kg. This is because if the difference between the first and second intake air amounts GAIR_N and GAIR_O is large when one of the GAIR_N and GAIR_O is directly switched to the other, the intake air amount GAIR changes suddenly and torque This is because there is a possibility that a level difference will occur, so that it can be avoided. That is, as described above, in the region of R_Pg1 <R_Pg <R_Pg2 where the weighting coefficient Kg is 0 <Kg <1, the weighting coefficient Kg is set to change in proportion to the change in the pressure ratio R_Pg. When the pressure ratio R_Pg changes between two predetermined values R_Pg1 and R_Pg2, the weighting coefficient Kg gradually changes accordingly, so that the intake air amount GAIR is changed from the value on one side to the value on the other side of GAIR_N and GAIR_O. It will gradually change toward. As a result, generation of a torque step can be avoided.
次に、図21を参照しながら、前述した第1吸入空気量算出部210について説明する。この第1吸入空気量算出部210は、前述した第1目標開度算出部110と同じモデリング手法、すなわち、通過空気を圧縮性流体かつ断熱流であると見なしかつスロットル弁13aをノズルと見なしてモデリングする手法を用いて、第1吸入空気量GAIR_Nを算出するものであり、同図に示すように、流量関数算出部211、開度関数算出部212、第1基準空気量算出部213、大気圧補正係数算出部224および乗算器215を備えている。
Next, the first intake air
まず、流量関数算出部211では、圧力比R_Pgに応じて、図22に示すマップを検索することにより、流量関数Ψgが算出される。このマップでは、流量関数Ψgは、R_Pg2≦R_Pgの領域では、圧力比R_Pgが大きいほど、より小さい値に設定されているとともに、R_Pg≦R_Pg1の領域では、一定値Ψgmaxに設定されている。これは、図9の説明で述べたのと同じ理由による。
First, the flow
また、開度関数算出部212では、スロットル弁開度THに応じて、図23に示すマップを検索することにより、開度関数FTHが算出される。
Further, the opening
さらに、第1基準吸気量算出部213では、下式(23)により、第1基準吸気量GAIR_N_BASEが算出される。
上式(23)は、前述した式(15)において、吸入空気量GAIRを第1基準吸気量GAIR_N_BASEに、流量関数Ψを流量関数Ψgにそれぞれ置き換えたものに相当する。すなわち、第1基準吸気量GAIR_N_BASEは、前述したモデル式(3)から導出された式(23)を用いて算出される。 The above equation (23) corresponds to the above-described equation (15) in which the intake air amount GAIR is replaced with the first reference intake air amount GAIR_N_BASE, and the flow function Ψ is replaced with the flow function Ψg. That is, the first reference intake air amount GAIR_N_BASE is calculated using the equation (23) derived from the model equation (3) described above.
一方、前述した大気圧補正係数算出部214(補正手段)では、吸気リフトLIFTおよび大気圧PAに応じて、図24に示すマップを検索することにより、大気圧補正係数KPA2が算出される。同図に示すように、この大気圧補正係数KPA2は、LIFT1≦LIFTの領域では、値1に設定されているとともに、LIFT<LIFT1の領域では、大気圧PAが低いほど、より小さい値に設定されている。これは、前述した図12を参照すると明らかなように、吸気リフトLIFTが小さい領域すなわち低リフト域では、大気圧PAが低いほど、吸入空気量GAIRの実測値(実線で示す値)が補正値(破線で示す値)を下回る度合がより大きくなるので、それに対応するためである。 On the other hand, the atmospheric pressure correction coefficient calculation unit 214 (correction means) described above calculates the atmospheric pressure correction coefficient KPA2 by searching the map shown in FIG. 24 according to the intake lift LIFT and the atmospheric pressure PA. As shown in the figure, the atmospheric pressure correction coefficient KPA2 is set to a value of 1 in the region of LIFT1 ≦ LIFT, and is set to a smaller value in the region of LIFT <LIFT1 as the atmospheric pressure PA is lower. Has been. As is clear from FIG. 12 described above, in the region where the intake lift LIFT is small, that is, the low lift region, the measured value (value indicated by the solid line) of the intake air amount GAIR is corrected as the atmospheric pressure PA is lower. This is because the degree below (the value indicated by the broken line) becomes larger, and it corresponds to that.
さらに、乗算器215では、下式(24)により、第1吸入空気量GAIR_Nが算出される。
以上のように、第1吸入空気量算出部210では、第1吸入空気量GAIR_Nは、第1基準吸気量GAIR_N_BASEを大気圧補正係数KPA2で補正することにより算出されるので、大気圧PAが低くかつ吸気リフトLIFTが小さい領域における、上述したずれの発生を抑制しながら、第1吸入空気量GAIR_Nを精度よく算出することができる。
As described above, in the first intake air
さらに、第1吸入空気量GAIR_Nの場合、前述したように、通過空気を圧縮性流体と見なし、かつスロットル弁13aをノズルと見なすモデリング手法を用いて算出される関係上、通過空気の流速が高い領域では、高い算出精度を確保することができるものの、通過空気の流速が低い領域では、高い領域と比べて、算出精度が低下しやすいという特性を備えている。
Further, in the case of the first intake air amount GAIR_N, as described above, the flow velocity of the passing air is high because of the relationship calculated using the modeling method in which the passing air is regarded as a compressive fluid and the
次に、図25を参照しながら、前述した第2吸入空気量算出部220について説明する。この第2吸入空気量算出部220は、前述した第2目標開度算出部120と同じモデリング手法、すなわち、通過空気を非圧縮性流体と見なし、かつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、第2吸入空気量GAIR_Oを算出するものである。
Next, the second intake air
同図に示すように、第2吸入空気量算出部220は、開口面積算出部221、第2基準空気量算出部222、演算吸気量算出部223、第1補正値算出部224、粘性係数算出部225、レイノズル数算出部226、開口面積比算出部227、第2補正値算出部228および乗算器229を備えている。
As shown in the figure, the second intake air
まず、開口面積算出部221では、スロットル弁開度THに応じて、図26に示すマップを検索することにより、開口面積Athが算出される。
First, the opening
また、第2基準空気量算出部222では、開口面積Athに応じて、図27に示すマップを検索することにより、第2基準空気量GAIR_O_BASEが算出される。
Further, the second reference air
さらに、演算吸気量算出部223では、大気圧PAから吸気圧PBAを減算することによって、吸気差圧PBGA(=PA−PBA)を算出し、これを下式(25)に適用することによって、演算吸気量GAIR_O_CALが算出される。
一方、第1補正値算出部224では、下式(26)に示すように、前述した第1補正係数K1の逆数として、第1補正値KG1が算出される。
また、粘性係数算出部225では、前述した粘性係数算出部125と同様に、吸気温TAに応じて、前述した図15に示すマップを検索することにより、吸入空気の粘性係数μが算出される。
Similarly to the viscosity
さらに、レイノズル数算出部226では、下式(27)により、レイノズル数Regが算出される。
一方、開口面積比算出部227では、開口面積比R_Agが、開口面積Athと吸気通路22の通路断面積Adとの比Ath/Adとして算出される。
On the other hand, the opening area
さらに、第2補正値算出部228では、以下に述べるように、第2補正値KG2が算出される。まず、開口面積比R_Agおよびレイノズル数Regに応じて、図28に示すマップを検索することにより、第2補正係数K2gを算出する。同図のReg1〜Reg3は、レイノズル数Regの所定値であり、Reg1<Reg2<Reg3の関係が成立するように設定される。このマップは、前述した図16において、レイノズル数Reをレイノズル数Regに、面積比R_Aを開口面積比R_Agに、第2補正係数K2を第2補正係数K2gにそれぞれ置き換えたものに相当する。
Further, the second correction
次いで、下式(28)に示すように、第2補正値KG2が第2補正係数K2gの逆数として算出される。
そして、乗算器228では、下式(29)により、第2吸入空気量GAIR_Oが算出される。
上式(29)に示すように、第2吸入空気量GAIR_Oは、第2基準空気量GAIR_O_BASEを、2つの補正値KG1,KG2で補正することにより算出される。 As shown in the above equation (29), the second intake air amount GAIR_O is calculated by correcting the second reference air amount GAIR_O_BASE with two correction values KG1 and KG2.
以上のように、第2吸入空気量GAIR_Oの場合、通過空気を非圧縮性流体と見なし、かつスロットル弁13aをオリフィスと見なすモデリング手法を用いて算出される関係上、通過空気の流速が低い領域では、高い算出精度を確保することができるものの、通過空気の流速が高い領域では、低い領域と比べて、算出精度が低下しやすいという特性を備えている。
As described above, in the case of the second intake air amount GAIR_O, a region where the flow velocity of the passing air is low is calculated using a modeling method in which the passing air is regarded as an incompressible fluid and the
次に、図29を参照しながら、ECU2によって実行される燃料噴射制御処理について説明する。この制御処理は、前述したように算出された吸入空気量GAIRを用いて、燃料噴射量TOUTおよび燃料噴射時期INJを算出するものであり、TDC信号の発生タイミングに同期して実行される。
Next, the fuel injection control process executed by the
同図に示すように、まず、ステップ10で、吸入空気量GAIRを、前述した吸入空気量算出装置200の算出手法によって算出する。
As shown in the figure, first, in
次いで、ステップ11に進み、吸入空気量GAIRに応じて、図示しないマップを検索することにより、基本噴射量TI_BASEを算出する。 Next, the routine proceeds to step 11 where a basic injection amount TI_BASE is calculated by searching a map (not shown) according to the intake air amount GAIR.
次に、ステップ12で、フィードバック補正係数KAFを算出する。具体的には、エンジン3の運転状態に応じて、目標空燃比KCMDを算出し、LAFセンサ28の検出信号に基づいて算出された実際の空燃比が、この目標空燃比KCMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、フィードバック補正係数KAFが算出される。
Next, in
ステップ12に続くステップ13で、燃料噴射量TOUTを算出する。具体的には、エンジン水温、大気圧PAおよび吸気温TAなどの各種の運転状態パラメータに応じて、各種の補正値を算出し、これらの補正値とフィードバック補正係数KAFで、基本噴射量TI_BASEを補正することにより、燃料噴射量TOUTが算出される。
In
次に、ステップ14に進み、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量TOUTに応じて、図示しないマップを検索することにより、燃料噴射時期INJを算出する。その後、本処理を終了する。以上のように、燃料噴射制御処理において、燃料噴射量TOUTおよび燃料噴射時期INJが算出されると、これらの値に基づいて、燃料噴射弁10の開弁および閉弁タイミングが制御される。
Next, the routine proceeds to step 14, where a fuel injection timing INJ is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the fuel injection amount TOUT. Thereafter, this process is terminated. As described above, when the fuel injection amount TOUT and the fuel injection timing INJ are calculated in the fuel injection control process, the valve opening timing and the valve closing timing of the
以上のように、第2実施形態の吸入空気量算出装置200によれば、吸入空気量GAIRが、第1吸入空気量GAIR_Nおよび第2吸入空気量GAIR_Oの加重平均演算式(22)によって算出されるとともに、式(22)の重み付け係数Kgが、圧力比R_Pgに応じて、図20のマップを検索することにより算出される。それにより、R_Pg≦R_Pg1が成立するような、通過空気の流速が高い領域では、Kg=1.0となることで、吸入空気量GAIRが第1吸入空気量GAIR_Nとして算出されるとともに、R_Pg2≦R_Pgが成立するような、通過空気の流速が低い領域では、Kg=0となることで、吸入空気量GAIRが第2吸入空気量GAIR_Oとして算出される。
As described above, according to the intake air
この場合、前述したように、第1吸入空気量GAIR_Nおよび第2吸入空気量GAIR_Oは、通過空気の流速が高い領域では、第1吸入空気量GAIR_Nの算出精度が第2吸入空気量GAIR_Oの算出精度を上回るとともに、通過空気の流速が低い領域では、第2吸入空気量GAIR_Oの算出精度が第1吸入空気量GAIR_Nの算出精度を上回るように算出される。したがって、R_Pg≦R_Pg1が成立するような、通過空気の流速が高い領域で、吸入空気量GAIRを第1吸入空気量GAIR_Nとして算出し、R_Pg2≦R_Pgが成立するような、通過空気の流速が低い領域で、吸入空気量GAIRを第2吸入空気量GAIR_Oとして算出することによって、吸入空気量GAIRを、通過空気の流速の高低に応じて、第1吸入空気量GAIR_Nおよび第2吸入空気量GAIR_Oのうちのより高い算出精度を備えた方として算出することができる。その結果、吸入空気量GAIRを、通過空気の流速の高低にかかわらず、従来よりも高精度で算出することができる。 In this case, as described above, the first intake air amount GAIR_N and the second intake air amount GAIR_O calculate the second intake air amount GAIR_O in the region where the flow velocity of the passing air is high. In a region where the accuracy exceeds the accuracy and the flow velocity of the passing air is low, the calculation accuracy of the second intake air amount GAIR_O is calculated to exceed the calculation accuracy of the first intake air amount GAIR_N. Therefore, in a region where the flow velocity of the passing air is high where R_Pg ≦ R_Pg1 is satisfied, the intake air amount GAIR is calculated as the first intake air amount GAIR_N, and the flow velocity of the passing air is low such that R_Pg2 ≦ R_Pg is satisfied. By calculating the intake air amount GAIR as the second intake air amount GAIR_O in the region, the intake air amount GAIR is set to the first intake air amount GAIR_N and the second intake air amount GAIR_O according to the flow rate of the passing air. It can be calculated as one having higher calculation accuracy. As a result, the intake air amount GAIR can be calculated with higher accuracy than before regardless of the flow rate of the passing air.
また、圧力比R_PgがR_Pg1<R_Pg<R_Pg2の領域にある場合、圧力比R_Pgが2つの所定値R_Pg1,R_Pg2の間で変化すると、それに伴って重み付け係数Kgが徐々に変化することにより、吸入空気量GAIRにおける第1および第2目標開度THN_CMD,THO_CMDの重み付けの度合いが徐々に変化することになる。それにより、第1吸入空気量GAIR_Nおよび第2吸入空気量GAIR_Oの一方から他方に直接的に切り換える場合と異なり、圧力比R_Pgの変化に伴う吸入空気量GAIRの急激な変動を回避することができる。 Further, when the pressure ratio R_Pg is in the region of R_Pg1 <R_Pg <R_Pg2, when the pressure ratio R_Pg changes between the two predetermined values R_Pg1 and R_Pg2, the weighting coefficient Kg gradually changes accordingly, so that the intake air The degree of weighting of the first and second target openings THN_CMD and THO_CMD in the amount GAIR gradually changes. Thus, unlike the case of directly switching from one of the first intake air amount GAIR_N and the second intake air amount GAIR_O to the other, it is possible to avoid a sudden change in the intake air amount GAIR accompanying the change in the pressure ratio R_Pg. .
さらに、図22のマップでは、流量関数Ψgが、R_Pg≦R_Pg1の領域で理論上の極大値Ψgmaxに設定されているので、第1吸入空気量GAIR_Nを、流量関数Ψgがその極大値Ψgmaxに保持される領域でのみ算出することができ、その算出精度を高レベルに維持することができる。 Further, in the map of FIG. 22, the flow rate function Ψg is set to the theoretical maximum value Ψgmax in the region of R_Pg ≦ R_Pg1, so the first intake air amount GAIR_N is held at the maximum value Ψgmax. It is possible to calculate only in the region to be performed, and the calculation accuracy can be maintained at a high level.
これに加えて、吸気リフトLIFTが所定値LIFT1以下のときに、吸気リフトLIFTおよび大気圧PAに応じて、大気圧補正係数KPA2を算出し、この大気圧補正係数KPA2で第1基準吸気量GAIR_N_BASEを補正することにより、第1吸入空気量GAIR_Nが算出されるので、吸気リフトLIFTが小さい領域において、吸気リフトLIFTおよび大気圧PAが変化した場合でも、その影響を抑制しながら、第1吸入空気量GAIR_Nを精度よく算出することができる。 In addition, when the intake lift LIFT is equal to or smaller than the predetermined value LIFT1, an atmospheric pressure correction coefficient KPA2 is calculated according to the intake lift LIFT and the atmospheric pressure PA, and the first reference intake air amount GAIR_N_BASE is calculated using the atmospheric pressure correction coefficient KPA2. Is corrected, the first intake air amount GAIR_N is calculated. Therefore, even when the intake lift LIFT and the atmospheric pressure PA change in a region where the intake lift LIFT is small, the first intake air is suppressed while suppressing the influence thereof. The quantity GAIR_N can be calculated with high accuracy.
また、第2実施形態の制御装置1Aによれば、吸入空気量GAIRが以上のように精度よく算出されるので、そのような吸入空気量GAIRを用いて、燃料噴射制御を実行することによって、高い制御精度を確保することができる。これに加えて、吸入空気量GAIRが、圧力比R_Pgの変化に伴う急激な変動を回避するように算出されるので、トルク段差の発生を回避することができる。 Further, according to the control device 1A of the second embodiment, the intake air amount GAIR is calculated with high accuracy as described above, and therefore, by executing the fuel injection control using such an intake air amount GAIR, High control accuracy can be ensured. In addition to this, the intake air amount GAIR is calculated so as to avoid abrupt fluctuations due to changes in the pressure ratio R_Pg, so that it is possible to avoid the occurrence of a torque step.
なお、第2実施形態は、吸入空気量パラメータとして、吸入空気量GAIRを算出するように構成した例であるが、本発明の吸入空気量パラメータはこれに限らず、吸入空気量を表す吸入空気量パラメータを算出するものであればよい。例えば、吸入空気量パラメータとして、目標吸気量GAIR_CMDを算出するように構成してもよい。 The second embodiment is an example in which the intake air amount GAIR is calculated as the intake air amount parameter. However, the intake air amount parameter of the present invention is not limited to this, and the intake air representing the intake air amount is used. What is necessary is just to calculate a quantity parameter. For example, the target intake air amount GAIR_CMD may be calculated as the intake air amount parameter.
また、第2実施形態は、制御装置として、吸入空気量GAIRを用いて、燃料噴射制御を実行する制御装置1Aを用いた例であるが、本発明の制御装置はこれに限らず、吸入空気量を用いて、内燃機関を制御するものであればよい。例えば、制御装置として、吸入空気量GAIRを用いて内燃機関の点火時期を制御するものを用いてもよい。 The second embodiment is an example in which the control device 1A that executes the fuel injection control using the intake air amount GAIR is used as the control device. However, the control device of the present invention is not limited to this, and the intake air is used. What is necessary is just to control an internal combustion engine using quantity. For example, a control device that controls the ignition timing of the internal combustion engine using the intake air amount GAIR may be used.
1 制御装置
1A 制御装置
2 ECU(吸入空気量パラメータ算出装置、第1吸入空気量パラメータ算出手段、 第2吸入空気量パラメータ算出手段、吸入空気量パラメータ設定手段、補正手段 、第1制御手段、第2制御手段)
3 内燃機関
4 吸気弁
12 吸気通路
13a スロットル弁
23 大気圧センサ(上流側圧力検出手段)
25 吸気圧センサ(下流側圧力検出手段)
40 可変リフト機構
100 目標開度算出装置(吸入空気量パラメータ算出装置、吸入空気量パラメータ設定 手段)
110 第1目標開度算出部(第1吸入空気量パラメータ算出手段)
114 大気圧補正係数算出部(補正手段)
120 第2目標開度算出部(第2吸入空気量パラメータ算出手段)
200 吸入空気量算出装置(吸入空気量パラメータ算出装置、吸入空気量パラメータ設 定手段)
210 第1吸入空気量算出部(第1吸入空気量パラメータ算出手段)
214 大気圧補正係数算出部(補正手段)
220 第2吸入空気量算出部(第2吸入空気量パラメータ算出手段)
PA 大気圧(上流側圧力)
PBA 吸気圧(下流側圧力)
TH スロットル弁の開度
TH_CMD 目標開度(吸入空気量パラメータ)
THN_CMD 第1目標開度(第1吸入空気量パラメータ)
THO_CMD 第2目標開度(第2吸入空気量パラメータ)
R_P 圧力比
R_P1 所定値
Ψ 流量関数(圧力比の関数)
Ψmax 極大値
Kt 重み付け係数
LIFT 吸気リフト
LIFT1 所定値
KPA 大気圧補正係数
GAIR 吸入空気量(吸入空気量パラメータ)
GAIR_N 第1吸入空気量(第1吸入空気量パラメータ)
GAIR_O 第2吸入空気量(第2吸入空気量パラメータ)
R_Pg 圧力比
R_Pg1 所定値
Ψg 流量関数(圧力比の関数)
Ψgmax 極大値
Kg 重み付け係数
KPA2 大気圧補正係数
FTH 開度関数(スロットル弁の開度を表す値)
DESCRIPTION OF
25 Intake pressure sensor (downstream pressure detection means)
40
110 First target opening degree calculation unit (first intake air amount parameter calculation means)
114 Atmospheric pressure correction coefficient calculation unit (correction means)
120 2nd target opening degree calculation part (2nd intake air amount parameter calculation means)
200 Intake air amount calculation device (intake air amount parameter calculation device, intake air amount parameter setting means)
210 First intake air amount calculation unit (first intake air amount parameter calculation means)
214 Atmospheric pressure correction coefficient calculation unit (correction means)
220 Second intake air amount calculation unit (second intake air amount parameter calculation means)
PA atmospheric pressure (upstream pressure)
PBA intake pressure (downstream pressure)
TH Throttle valve opening TH_CMD Target opening (intake air volume parameter)
THN_CMD First target opening (first intake air amount parameter)
THO_CMD Second target opening (second intake air amount parameter)
R_P Pressure ratio R_P1 Predetermined value
Ψ Flow function (function of pressure ratio)
Ψmax local maximum
Kt Weighting coefficient LIFT Intake lift LIFT1 Predetermined value KPA Atmospheric pressure correction coefficient GAIR Intake air amount (intake air amount parameter)
GAIR_N First intake air amount (first intake air amount parameter)
GAIR_O Second intake air amount (second intake air amount parameter)
R_Pg Pressure ratio R_Pg1 Predetermined value
Ψg flow function (function of pressure ratio)
Ψgmax maximum
Kg Weighting coefficient KPA2 Atmospheric pressure correction coefficient FTH Opening function (value indicating the opening of the throttle valve)
Claims (6)
前記スロットル弁の上流側における前記吸気通路内の圧力を上流側圧力として検出する上流側圧力検出手段と、
前記スロットル弁の下流側における前記吸気通路内の圧力を下流側圧力として検出する下流側圧力検出手段と、
前記吸気通路内の空気を圧縮性流体と見なしかつ前記スロットル弁をノズルと見なすモデリング手法を用いて、第1吸入空気量パラメータを算出する第1吸入空気量パラメータ算出手段と、
前記吸気通路内の空気を非圧縮性流体と見なしかつ前記スロットル弁をオリフィスと見なすモデリング手法を用いて、第2吸入空気量パラメータを算出する第2吸入空気量パラメータ算出手段と、
前記検出された下流側圧力と前記検出された上流側圧力との比である圧力比が第1所定域にあるときには、前記吸入空気量パラメータを前記算出された第1吸入空気量パラメータに設定するとともに、前記圧力比が前記第1所定域よりも大きい第2所定域にあるときには、前記吸入空気量パラメータを前記算出された第2吸入空気量パラメータに設定する吸入空気量パラメータ設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置。 In an internal combustion engine in which an intake air amount is changed by a throttle valve provided in an intake passage, an intake air amount parameter calculation device for an internal combustion engine that calculates an intake air amount parameter representing the intake air amount,
Upstream pressure detection means for detecting the pressure in the intake passage upstream of the throttle valve as upstream pressure;
Downstream pressure detection means for detecting the pressure in the intake passage on the downstream side of the throttle valve as the downstream pressure;
First intake air amount parameter calculating means for calculating a first intake air amount parameter using a modeling technique in which the air in the intake passage is regarded as a compressive fluid and the throttle valve is regarded as a nozzle;
A second intake air amount parameter calculating means for calculating a second intake air amount parameter using a modeling technique in which the air in the intake passage is regarded as an incompressible fluid and the throttle valve is regarded as an orifice;
When the pressure ratio, which is the ratio of the detected downstream pressure and the detected upstream pressure, is in the first predetermined range, the intake air amount parameter is set to the calculated first intake air amount parameter. And an intake air amount parameter setting means for setting the intake air amount parameter to the calculated second intake air amount parameter when the pressure ratio is in a second predetermined region greater than the first predetermined region;
An intake air amount parameter calculation apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記第1所定域は、前記圧力比の関数が理論的に極大値を示すときの前記圧力比の所定値以下の領域であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置。 The first intake air amount parameter calculation means uses a function of the pressure ratio in the calculation method of the first intake air amount parameter derived using the modeling method,
2. The intake air amount of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the first predetermined region is a region equal to or less than a predetermined value of the pressure ratio when the function of the pressure ratio theoretically shows a maximum value. Parameter calculation device.
前記吸入空気量パラメータ設定手段は、前記圧力比が前記第1所定域と前記第2所定域との間にあるときには、前記圧力比に基づいて重み付け係数を算出し、前記吸入空気量パラメータを、当該重み付け係数を用いた加重平均演算を前記第1吸入空気量パラメータおよび前記第2吸入空気量パラメータに施した値に設定することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置。 The first predetermined area and the second predetermined area are set so as not to overlap each other,
The intake air amount parameter setting means calculates a weighting coefficient based on the pressure ratio when the pressure ratio is between the first predetermined region and the second predetermined region, and sets the intake air amount parameter to The intake air of the internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a weighted average calculation using the weighting coefficient is set to a value applied to the first intake air amount parameter and the second intake air amount parameter. Quantity parameter calculation device.
前記第1吸入空気量パラメータは、前記吸入空気量および前記スロットル弁の開度の一方に相当する値であり、
前記第1吸入空気量パラメータ算出手段は、前記モデリング手法を用いて導出された前記第1吸入空気量パラメータの算出手法において、前記吸入空気量および前記スロットル弁の開度の他方を表す値を独立変数として用いるとともに、前記吸気リフトが所定値以下のときに、当該吸気リフトおよび前記上流側圧力に応じて、前記第1吸入空気量パラメータを補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の吸入空気量パラメータ算出装置。 The internal combustion engine includes a variable lift mechanism that changes an intake lift that is a maximum lift of the intake valve,
The first intake air amount parameter is a value corresponding to one of the intake air amount and the opening of the throttle valve,
The first intake air amount parameter calculating means independently calculates a value representing the other of the intake air amount and the throttle valve opening in the first intake air amount parameter calculation method derived using the modeling method. The correction means for correcting the first intake air amount parameter according to the intake lift and the upstream pressure when the intake lift is equal to or less than a predetermined value. 4. An intake air amount parameter calculation apparatus for an internal combustion engine according to any one of items 1 to 3.
当該吸入空気量パラメータ算出装置は、前記吸入空気量パラメータとして、前記スロットル弁の開度の目標となる目標開度を算出し、
当該算出された目標開度を用いて、前記内燃機関を制御する第1制御手段をさらに備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An intake air amount parameter calculation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The intake air amount parameter calculation device calculates a target opening that is a target of the opening of the throttle valve as the intake air amount parameter,
A control apparatus for an internal combustion engine, further comprising first control means for controlling the internal combustion engine using the calculated target opening degree.
当該吸入空気量パラメータ算出装置は、前記吸入空気量パラメータとして、前記吸入空気量を算出し、
当該算出された吸入空気量を用いて、前記内燃機関を制御する第2制御手段をさらに備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An intake air amount parameter calculation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The intake air amount parameter calculation device calculates the intake air amount as the intake air amount parameter,
A control device for an internal combustion engine, further comprising second control means for controlling the internal combustion engine using the calculated intake air amount.
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