KR100752084B1 - 내연기관의 제어장치 - Google Patents

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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 이 스로틀밸브보다 하류측의 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식과, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 상기 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 통내 흡입 공기 유량 산출식을 구비하고 있고, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 일치할 때의 상기 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 및 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 및 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 으로서 산출하는, 내연기관의 제어장치를 제공한다.

Description

내연기관의 제어장치{CONTROL DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 제어장치에 관한 것이다.
최근, 내연기관의 흡기계를 유체역학 등에 기초하여 모델화하고, 그 모델을 사용하여 산출한 파라미터에 기초하여 내연기관을 제어하는 것이 검토되고 있다. 즉, 예를 들어 내연기관의 흡기계에 대하여 스로틀 모델, 흡기관 모델, 흡기 밸브 모델 등을 구축하여 이들 각 모델을 사용함으로써 스로틀밸브 개도, 대기압 및 대기온도 등에서 통내 충전 공기량 등을 산출하고, 이것에 기초하여 내연기관을 제어하도록 한다.
그런데, 내연기관을 제어하는 경우, 특히 상기한 바와 같이 모델을 사용하여 내연기관을 제어하는 경우에는, 제어에 관련된 파라미터를 산출하기 위해 정상운전시의 스로틀밸브 하류측의 흡기관내 압력 (Pmta) 이나 통내 흡입 공기 유량 (mcta)(또는 그것에서 산출될 수 있는 정상운전시의 통내 공기 충전율 (Klta)(즉, 1 기통의 총행정 용적분의 공기 질량에 대한 통내 충전 공기의 질량비)) 이 필요해지는 경우가 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-41095호에는 스로틀밸브 통과 공기 유량을 그 때의 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력이나 대기압 등과 상기 Pmta 에 기초하여 산출하는 방법이 개시되어 있다.
그리고, 상기한 바와 같은 정상운전시의 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 이나 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 은, 종래 맵을 사용하여 구해지고 있다. 즉, 예를 들어 상기 일본 공개특허공보 2001-41095호에서는 상기 Pmta 가 스로틀밸브 개도나 기관 회전수 등을 인수(引數)로 한 맵에서 구해지고 있다.
그런데, 실제로 상기한 바와 같은 맵을 작성하기 위해서는 막대한 시간이 필요해진다. 즉, 맵을 작성하기 위해서는 상기 Pmta 나 mcta 를, 각 인수를 순서대로 변화시키면서 실측할 필요가 있어 그 작업은 방대해진다. 또, 필요한 맵의 수나 인수가 증대함으로써 맵 검색 조작이 증대하여, 제어 부하가 증대할 우려도 있다.
(발명의 개시)
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 정상운전시에서의 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 과 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 중 적어도 한쪽을 더 간편한 방법에 의해 구하도록 한 내연기관의 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 청구의 범위 각 청구항에 기재된 내연기관의 제어장치를 제공한다.
본 발명의 첫 번째 양태에서는, 스로틀밸브 통과 공기 유량이 스로틀밸브보다 하류측의 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식과, 통내 흡입 공기 유량이 상기 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 통내 흡입 공기 유량 산출식을 구비하고 있고, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량이 일치할 때의 상기 하류측 흡기관내 압력을 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력으로서 산출하는, 내연기관의 제어장치가 제공된다.
상기 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력은, 종래에는 맵을 사용하여 구해지고 있었지만, 맵 작성 작업의 공정수가 많고 또 맵 검색시의 제어 부하도 크다는 문제가 있었다.
이에 반하여 본 양태에서는, 정상운전시에는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 통내 흡입 공기 유량이 일치하는 것을 이용하여, 상기 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력을 계산에 의해 구하도록 하고 있다. 그 때문에, 본 양태에 의하면, 상기 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력을 더 간단하게 구하는 것이 가능하다.
본 발명의 두 번째 양태에서는, 스로틀밸브 통과 공기 유량이 스로틀밸브보다 하류측의 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식과, 통내 흡입 공기 유량이 상기 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 통내 흡입 공기 유량 산출식을 구비하고 있고, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량이 일치할 때의 상기 통내 흡입 공기 유량을 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 통내 흡입 공기 유량으로서 산출하는, 내연기관의 제어장치가 제공된다.
상기 정상운전하였을 때의 통내 흡입 공기 유량도 종래에는 맵을 사용하여 구해지고 있으며, 상기 서술한 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력을 맵으로 구하는 경우와 같은 문제가 있었다.
이에 반하여 본 양태에서는, 정상운전시에는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 통내 흡입 공기 유량이 일치하는 것을 이용하여, 상기 정상운전하였을 때의 통내 흡입 공기 유량을 계산에 의해 구하도록 하고 있다. 그 때문에, 본 양태에 의하면, 상기 정상운전하였을 때의 통내 흡입 공기 유량을 더 간단하게 구할 수 있다.
본 발명의 세 번째 양태에서는, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량이 일치할 때의 상기 통내 흡입 공기 유량을 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 통내 흡입 공기 유량으로서 산출한다.
본 양태에 의하면, 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력과 통내 흡입 공기 유량 양쪽을 더 간단하게 구할 수 있다.
본 발명의 네 번째 양태에서는, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은, mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pa 를 대기압, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pa) 를 Pm/Pa 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (1) 과 같이 표시되고, 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은, mc 를 통내 흡입 공기 유량, a, b 를 적어도 기관 회전수에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (2) 과 같이 표시된다.
Figure 112005075238273-pct00001
Figure 112005075238273-pct00002
본 양태에 의하면, 비교적 간단한 계산에 의해 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 정확하게 구할 수 있다.
본 발명의 다섯 번째 양태에서는, 내연기관이 배기통로에 배출된 배기가스의 적어도 일부를 흡기통로에 유입시키는 배기 재순환 통로와, 그 배기 재순환 통로를 통과하는 배기가스의 유량을 조정하는 EGR 제어밸브를 갖고 있고, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은, mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pa 를 대기압, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pa) 를 Pm/Pa 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (3) 과 같이 표시되고, 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은, mc 를 통내 흡입 공기 유량, e, g 를 적어도 기관 회전수와 상기 EGR 제어밸브의 개도에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (4) 와 같이 표시된다.
Figure 112005075238273-pct00003
Figure 112005075238273-pct00004
본 양태에 의하면, 배기 재순환하는 경우에서도 비교적 간단한 계산에 의해 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 정확하게 구할 수 있다.
본 발명의 여섯 번째 양태에서는, 내연기관이 각 기통에 형성된 밸브의 개폐 타이밍을 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구를 추가로 구비하고 있고, 상기 개폐 타이밍이 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 에 기초하여, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 를 추정한다.
본 양태에 의하면, 배기 재순환이 이루어지고 또 가변 밸브 타이밍 기구를 갖고 있는 경우에 있어서, 상기 적합 파라미터 (e, g) 를 위한 맵 작성 작업의 공정수를 저감시킬 수 있다. 또, 기억시켜 둔 맵의 수를 감소시키면 맵 검색시의 제어 부하도 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일곱 번째 양태에서는, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 가 각각, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력이 제 1 압력보다도 큰 경우와 작은 경우에서 다른 2 개의 값을 취하고, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 적합 파라미터 (e, g) 가, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력에 따라 각각 3 개 이상의 다른 값을 취한다고 추정되는 경우에는, 상기 개폐 타이밍이 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 에 기초하여, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력이 제 1 압력보다도 큰 경우와 작은 경우에서 다른 2 개의 값을 취하도록 한 근사 적합 파라미터 (ep, gp) 를 산출하고, 이들을 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 로 한다.
본 양태에 의하면, 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 구할 때의 처리가 용이해져 제어 부하를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 여덟 번째 양태에서는, 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 1 개도인 경우에는 상기 EGR 제어밸브가 닫혀져 있는 경우이다.
상기 EGR 제어밸브가 닫혀져 있는 경우를 기준으로 함으로써, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 (즉 임의의) 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 (즉 임의의) 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 를 더 정확하게 추정할 수 있다. 그리고 그 결과, 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 더 정확하게 구할 수 있다.
본 발명의 아홉 번째 양태에서는, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전하는 부분에서는, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로서 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일차식으로 표시되는 근사식이 사용된다.
본 발명의 열 번째 양태에서는, 상기 근사식은, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로 표시되는 곡선 상의 2 점이고 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되기 전후의 2 점을 이은 직선을 나타내는 일차식이다.
상기 아홉 번째 및 열 번째 양태에 의하면, 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 구할 때의 계산이 용이해져 제어 부하를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 열한 번째 양태에서는, 상기 대기압 (Pa) 대신에, 적어도 에어 클리너의 압력손실을 고려하여 구해진 스로틀밸브 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 이 사용된다.
본 양태에 의하면, 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 더 정확하게 구할 수 있다.
본 발명의 열두 번째 양태에서는, 전회에 구한 스로틀밸브 통과 공기 유량에 기초하여, 적어도 에어 클리너의 압력손실을 고려한 스로틀밸브 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 이 구해지고, 상기 근사식은, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로 표시되는 곡선 상의 2 점이고 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되기 전후의 2 점의 각 좌표를 나타내는 하류측 흡기관내 압력과 스로틀밸브 통과 공기 유량의 값에 대하여, 각각 Pac/Pa 를 곱해 얻어지는 좌표로 나타내는 2 점을 이은 직선을 나타내는 일차식이다.
본 양태에 의하면, 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 구할 때의 계산이 용이해져 제어 부하가 저감된다. 또한 에어 클리너의 압력손실 등이 고려됨으로써 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력이나 통내 흡입 공기 유량을 더 정확하게 구할 수 있다.
이하, 첨부 도면과 본 발명의 바람직한 실시형태의 기재로부터 본 발명을 한층 더 충분히 이해할 수 있을 것이다.
도 1 은 본 발명의 내연기관의 제어장치를 통내 분사형 불꽃점화식 내연기관에 적용한 경우의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 흡입 공기량 모델을 나타내는 도면이다.
도 3 는 스로틀밸브 개도와 유량계수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 는 함수 φ (Pm/Pa) 를 나타내는 도면이다.
도 5 는 스로틀 모델의 기본개념을 나타내는 도면이다.
도 6 은 흡기관 모델의 기본개념을 나타내는 도면이다.
도 7 은 흡기 밸브 모델의 기본개념을 나타내는 도면이다.
도 8 은 통내 충전 공기량 및 통내 흡입 공기 유량의 정의에 관한 도면이다.
도 9 는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 과, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 및 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 관계를 나타낸 도면이고, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 같아졌을 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 이고, 그 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 정상운전시의 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 인 것을 나타내고 있다.
도 10 은 도 9 와 동일한 도면에 대하여 교점 (EP) 근방을 확대한 것으로, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 나타내는 곡선을 직선으로 근사하는 것 및 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 나타내는 2 개의 직선을 하나의 직선으로 근사하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 은 본 발명의 내연기관의 제어장치를 도 1 과는 다른 통내 분사형 불꽃점화식 내연기관에 적용한 경우의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 12 는 소정 조건에서의 적합 파라미터 (e, g) 를 이용하여 임의조건에서의 적합 파라미터 (e, g) 를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 도 소정 조건에서의 적합 파라미터 (e, g) 를 이용하여 임의조건에서의 적합 파라미터 (e, g) 를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는 3 개의 직선으로 표시되는 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 을 2 개의 직선으로 표시되는 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 으로 근사한 방법을 설명하기 위한 도면이고, 소정 압력 (Pm1) 이 소정 압력 (Pm2) 보다 큰 경우를 나타내고 있다.
도 15 는 도 14 와 동일한 도면이며, 소정 압력 (Pm1) 이 소정 압력 (Pm2) 보다 작은 경우를 나타내고 있다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 기관 본체 5 : 연소실
6 : 흡기 밸브 7 : 흡기 포트
8 : 배기 밸브 9 : 배기 포트
11 : 연료 분사 밸브 13 : 흡기관
18 : 스로틀밸브 22 : EGR 제어밸브
23 : 가변 밸브 타이밍 기구
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또, 도면에서 동일하거나 유사한 구성요소에는 공통 참조번호를 붙인다.
도 1 은 본 발명의 내연기관의 제어장치를 통내 분사형 불꽃점화식 내연기관에 적용한 경우의 일례를 나타내는 개략도이다. 또 본 발명은 다른 불꽃점화식 내연기관이나 압축자착화식 내연기관에 적용해도 된다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 기관 본체 (1) 는 실린더블록 (2) 과, 실린더블록 (2) 내에서 왕복운동하는 피스톤 (3) 과, 실린더블록 (2) 상에 고정된 실린더헤드 (4) 를 구비한다. 피스톤 (3) 과 실린더헤드 (4) 사이에는 연소실 (5) 이 형성된다. 실린더헤드 (4) 에는 각 기통마다 흡기 밸브 (6) 와, 흡기 포트 (7) 와, 배기 밸브 (8) 와, 배기 포트 (9) 가 배치된다. 또, 도 1 에 나타낸 바와 같이 실린더헤드 (4) 의 내벽면 중앙부에는 점화 플러그 (10) 가 배치되고, 실린더헤드 (4) 내벽면 주변부에는 연료 분사 밸브 (11) 가 배치된다. 또한 피스톤 (3) 의 정상면에는 연료 분사 밸브 (11) 의 하방에서 점화 플러그 (10) 의 하방까지 연장되는 캐비티 (12) 가 형성되어 있다.
각 기통의 흡기 포트 (7) 는 하류측의 흡기관 (13) 을 통하여 서지 탱크 (14) 에 연결되고, 서지 탱크 (14) 는 상류측의 흡기관 (15) 을 통하여 에어 클리너 (16) 에 연결된다. 상기 흡기관 (15) 내에는 스텝 모터 (17) 에 의해 구동되는 스로틀밸브 (18) 가 배치된다. 한편, 각 기통의 배기 포트 (9) 는 배기관 (19) 에 연결되고, 이 배기관 (19) 은 배기정화장치 (20) 에 연결된다.
전자제어 유닛 (ECU ; 31) 은 디지털 컴퓨터로 이루어지고, 쌍방향성 버스 (32) 를 통하여 서로 접속된 RAM (Random Access Memory ; 33), ROM (Read Only Memory ; 34), CPU (마이크로프로세서 ; 35), 입력 포트 (36) 및 출력 포트 (37) 를 구비한다. 상기 흡기관 (13) 에는 흡기관 내의 압력을 검출하기 위한 흡기관내 압력 센서 (40) 가 형성되어 있고, 흡기관내 압력 센서 (40) 는 흡기관내 압력에 비례한 출력 전압을 발생시켜, 이 출력전압이 대응하는 AD 변환기 (38) 를 통하여 입력 포트 (36) 에 입력된다.
또 스로틀밸브 (18) 의 개도를 검출하기 위한 스로틀밸브 개도 센서 (43) 와, 내연기관 주위의 대기 압력 또는 흡기관 (15) 에 흡입되는 공기의 압력 (흡기압) 을 검출하기 위한 대기압 센서 (44) 와, 내연기관 주위의 대기 온도 또는 흡기관 (15) 에 흡입되는 공기의 온도 (흡기압) 를 검출하기 위한 대기온도 센서 (45) 가 형성되고, 이들 센서의 출력전압은 대응하는 AD 변환기 (38) 를 통하여 입력 포트 (36) 에 입력된다. 또, 엑셀 페달 (46) 에는 엑셀 페달 (46) 을 밟는 양에 비례한 출력전압을 발생시키는 부하 센서 (47) 가 접속되고, 부하 센서 (47) 의 출력전압은 대응하는 AD 변환기 (38) 를 통하여 입력 포트 (36) 에 입력된다. 크랭크각 센서 (48) 는 예를 들어 크랭크샤프트가 30도 회전할 때마다 출력 펄스를 발생시켜, 이 출력 펄스가 입력 포트 (36) 에 입력된다. CPU (35) 에서는 이 크랭크각 센서 (48) 의 출력 펄스에서 기관 회전수가 계산된다. 한편, 출력 포트 (37) 는 대응하는 구동회로 (39) 를 통하여 점화 플러그 (10), 연료 분사 밸브 (11) 및 스텝 모터 (17) 등에 접속된다.
그런데, 최근 내연기관의 흡기계를 유체역학 등에 기초하여 모델화하고, 그 모델을 사용하여 산출한 파라미터에 기초하여 내연기관을 제어하는 내연기관의 제어장치가 검토되고 있다. 즉, 예를 들어 내연기관의 흡기계에 대하여 스로틀 모델, 흡기관 모델, 흡기 밸브 모델 등을 구축하여, 이들 각 모델을 사용함으로써 스로틀밸브 개도, 대기압 및 대기온도 등에서 통내 충전 공기량 등을 산출하고, 이것에 기초하여 내연기관을 제어하도록 한다.
그리고 본 실시형태에서도, 도 1 에 나타낸 바와 같은 구성에서 모델을 사용한 내열기관의 제어가 이루어진다. 즉, 본 실시형태에서는, 통상 이하에 설명하는 것과 같은 흡입 공기량 모델 (M20) 을 사용한 제어가 이루어진다. 도 2 는 흡입 공기량 모델 (M20) 을 나타내는 도면이다.
흡입 공기량 모델 (M20) 은, 도 2 에 나타낸 바와 같이 스로틀 모델 (M21), 흡기관 모델 (M22), 흡기 밸브 모델 (M23) 을 구비한다. 스로틀 모델 (M21) 에는, 스로틀밸브 개도 센서에 의해 검출된 스로틀밸브의 개도 (이하 「스로틀밸브 개도」라 함)(θt) 와, 대기압 센서에 의해 검출된 내연기관 주위의 대기압 (Pa) 과, 대기온도 센서에 의해 검출된 내연기관 주위의 대기온도 (Ta) 와, 후술하는 흡기관 모델 (M22) 에서 산출된 스로틀밸브보다 하류측의 흡기관 내 압력 (이하 「하류측 흡기관내 압력」이라 함)(Pm) 이 입력되고, 이들 입력된 각 파라미터의 값을 후술하는 스로틀 모델 (M21) 의 모델식에 대입함으로써 단위시간당 스로틀밸브를 통과하는 공기의 유량 (이하 「스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt)」이라 함) 이 산출된다. 스로틀 모델 (M21) 에서 산출된 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 은 흡기관 모델 (M22) 에 입력된다.
흡기관 모델 (M22) 에는, 스로틀 모델 (M21) 에서 산출된 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과, 이하에 상세하게 서술하는 단위시간당 연소실 내에 유입되는 공기의 유량 (이하 「통내 흡입 공기 유량 (mc)」이라 함. 또 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 정의에 대해서는 흡기 밸브 모델 (M23) 에서 상세하게 서술함) 이 입력되고, 이들 입력된 각 파라미터의 값을 후술하는 흡기관 모델 (M22) 의 모델식에 대입함으로써 상기 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 과 스로틀밸브보다 하류측의 흡기관 내의 온도 (이하 「하류측 흡기관내 온도」라 함 ; Tm) 가 산출된다. 흡기관 모델 (M22) 에서 산출된 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 은 흡기 밸브 모델 (M23) 및 스로틀 모델 (M21) 에 입력된다.
흡기 밸브 모델 (M23) 에는, 흡기관 모델 (M22) 에서 산출된 상류측 흡기관 내 압력 (Pm) 이 입력되어 그 값을 후술하는 흡기 밸브 모델 (M23) 의 모델 식에 대입함으로써 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 산출된다. 산출된 통내 흡입 공기 유량 (mc) 은 통내 충전 공기량 (mc) 으로 변환되고, 이 통내 충전 공기량 (mc) 에 기초하여 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사량이 결정된다. 또한 흡기 밸브 모델 (M23) 에서 산출된 통내 흡입 공기 유량 (mc) 은 흡기관 모델 (M22) 에 입력된다.
도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 흡입 공기량 모델 (M20) 에서는 어떤 모델에서 산출된 파라미터의 값이 다른 모델에 대한 입력값으로서 이용되기 때문에, 흡입 공기량 모델 (M20) 전체에서는 실제로 입력되는 값은 스로틀밸브 개도 (θt), 대기압 (Pa) 및 대기온도 (Ta) 의 세 가지 파라미터만이며, 이들 세 가지 파라미터에서 통내 충전 공기량 (mc) 이 산출된다.
다음으로, 흡입 공기량 모델 (M20) 의 각 모델 (M21∼M23) 에 대하여 설명한다.
스로틀 모델 (M21) 에서는, 대기압 (Pa(kPa)), 대기온도 (Ta(K)), 하류측 흡기관내 압력 (Pm(kPa)), 스로틀밸브 개도 (θt) 에서, 하기 식 (5) 에 기초하여 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt(g/s)) 이 산출된다. 여기에서, 식 (5) 에서의 μ 는 스로틀밸브에서의 유량계수이며, 스로틀밸브 개도 (θt) 의 함수이고, 도 3 에 나타낸 바와 같은 맵으로 정해진다. 또 At (㎡) 는 스로틀밸브의 개구 단면적 (이하, 「스로틀 개구 면적」이라 함) 을 나타내고, 스로틀밸브 개도 (θt) 의 함수이다. 또, 이들 유량계수 (μ) 및 스로틀 개구 면적 (At) 을 정리한 μ·At 를 스로틀밸브 개도 (θt) 에서 하나의 맵으로 구하도록 해도 된다. 또 R 은 기체상수이다.
Figure 112005075238273-pct00005
φ (Pm/Pa) 는 하기 식 (6) 에 나타낸 함수이고, 이 식 (6) 에서의 κ 는 비열비 (κ＝Cp (등압 비열)/Cv (등용 비열) 이고, 일정값으로 함) 이다. 이 함수 φ (Pm/Pa) 는 도 4 에 나타낸 바와 같은 그래프로 나타낼 수 있기 때문에, 이러한 그래프를 맵으로서 ECU 의 ROM 에 저장하여, 실제로는 식 (6) 을 사용하여 계산하는 것이 아니라 맵에서 φ (Pm/Pa) 의 값을 구하도록 해도 된다.
Figure 112005075238273-pct00006
이들 스로틀 모델 (M21) 의 식 (5) 및 식 (6) 은 스로틀밸브 (18) 상류의 기체의 압력을 대기압 (Pa), 스로틀밸브 (18) 상류의 기체의 온도를 대기온도 (Ta), 스로틀밸브 (18) 를 통과하는 기체의 압력을 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 으로 하여, 도 5 에 나타낸 바와 같은 스로틀밸브 (18) 의 모델에 대하여 질량보존의 법칙, 에너지보존법칙 및 운동량보존법칙을 적용하고, 또한 기체의 상태방정식, 비열비의 정의식 및 마이어의 관계식을 이용함으로써 얻어진다.
흡기관 모델 (M22) 에서는, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt(g/s)), 통내 흡입 공기 유량 (mc(g/s)) 및 대기온도 (Ta(K)) 로부터, 하기 식 (7) 및 식 (8) 에 기초하여 하류측 흡기관내 압력 (Pm(kPa)) 및 하류측 흡기관내 온도 (Tm(K)) 가 산 출된다. 또, 식 (7) 및 식 (8) 에서의 Vm (㎥) 은 스로틀밸브로부터 흡기 밸브까지의 흡기관 등의 부분 (이하 「흡기관 부분」이라 함 ; 13') 의 용적과 동일한 상수이다.
Figure 112005075238273-pct00007
Figure 112005075238273-pct00008
여기에서, 흡기관 모델 (M22) 에 대하여 도 6 을 참조하여 설명한다. 흡기관 부분 (13') 의 총기체량을 M 이라 하면, 총기체량 (M) 의 시간적 변화는 흡기관 부분 (13') 에 유입되는 기체의 유량, 즉 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과, 흡기관 부분 (13') 으로부터 유출되는 기체의 유량, 즉 통내 흡입 공기 유량 (mc) 과의 차와 같기 때문에, 질량보존의 법칙에 의해 하기 식 (9) 이 얻어지고, 이 식 (9) 및 기체의 상태방정식 (Pm·Vm＝M·R·Tm) 에서 식 (7) 이 얻어진다.
Figure 112005075238273-pct00009
또한 흡기관 부분 (13') 의 기체의 에너지 (M·Cv·Tm) 의 시간적 변화량은, 흡기관 부분 (13') 에 유입되는 기체의 에너지와 흡기관 부분 (13') 으로부터 유출되는 기체의 에너지의 차와 같다. 이 때문에, 흡기관 부분 (13') 에 유입되는 기체의 온도를 대기온도 (Ta), 흡기관 부분 (13') 에서 유출되는 기체의 온도를 하류측 흡기관내 온도 (Tm) 이라 하면, 에너지보존법칙에 의해 하기 식 (10) 이 얻어지고, 이 식 (10) 및 상기 기체의 상태방정식에서 식 (8) 이 얻어진다.
Figure 112005075238273-pct00010
흡기 밸브 모델 (M23) 에서는, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 으로부터 하기 식 (11) 에 기초하여 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 산출된다. 또, 식 (11) 에서의 a, b 는 적어도 기관 회전수 (NE) 에 기초하여 정해지는 적합 파라미터이며, 미리 맵을 작성해 두고 필요에 따라 맵을 검색하여 구하도록 한다.
Figure 112005075238273-pct00011
상기 서술한 흡기 밸브 모델 (M23) 에 대하여 도 7 을 참조하여 설명한다. 일반적으로, 흡기 밸브 (6) 가 닫혔을 때 연소실 (5) 내에 충전되어 있는 공기의 양인 통내 충전 공기량 (mc) 은 흡기 밸브 (6) 가 닫혔을 때 (흡기 밸브 폐쇄시) 에 확정되고, 흡기 밸브 폐쇄시의 연소실 (5) 내의 압력에 비례한다. 또, 흡기 밸브 폐쇄시의 연소실 (5) 내의 압력은 흡기 밸브 상류의 기체의 압력, 즉 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 과 동일하다고 간주할 수 있다. 따라서, 통내 충전 공기의 양 (Mc) 는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 에 비례한다고 근사할 수 있다.
여기에서, 단위시간당 흡기관 부분 (13') 으로부터 유출되는 전체 공기량을 평균화한 것, 또는 단위시간당 흡기관 부분 (13') 으로부터 모든 연소실 (5) 에 흡입되는 공기량을 하나의 기통의 흡기행정에 걸쳐 평균화한 것을 통내 흡입 공기 유량 (mc) (이하에 상세하게 서술함) 이라 하면, 통내 충전 공기량 (mc) 이 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 에 비례하는 점에서, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 도 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 에 비례한다고 생각된다. 이로써, 이론 및 경험칙에 기초하 여 상기 식 (11) 이 얻어진다. 또, 식 (11) 에서의 적합 파라미터 (a) 는 비례계수이고, 적합 파라미터 (b) 는 배기 밸브 폐쇄시에 연소실 (5) 내에 잔존하고 있는 기연(旣燃) 가스량에 관련된 값 (이하에 설명함) 이다.
또, 적합 파라미터 (a, b) 에 대하여, 기관 회전수 등이 같더라도 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 큰 경우와 작은 경우에서 각각 다른 2 개의 값 (예를 들어 a1, b1 및 a2, b2) 을 취하게 함으로써, 즉 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 2 개의 상기 식 (11) 과 같은 식 (다시 말해 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일차식) 으로 나타내도록 함으로써, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 더 정확하게 구하는 것이 가능한 경우가 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 특히 흡기 밸브 (6) 와 배기 밸브 (7) 가 함께 열려 있는 기간 (즉, 밸브 오버랩) 이 있는 경우 등에서 기연 가스가 흡기 포트 (7) 로 역류하는 것에 관련된 것으로 생각된다. 즉, 밸브 오버랩이 있는 경우에, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 이상일 때에는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 높을수록 기연 가스의 역류가 현저하게 감소되기 때문에, 상기 소정 압력 이하일 때에 비하여 a 의 값은 커짐과 함께 b 의 값은 작아진다.
여기에서, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 에 대하여, 도 8 을 참조하여 내연기관이 4 기통인 경우에 대하여 설명한다. 또, 도 8 은 가로축이 크랭크샤프트의 회전각도, 세로축이 단위시간당 흡기관 부분 (13') 으로부터 연소실 (5) 에 실제로 유입되는 공기의 양이다. 도 8 에 나타낸 바와 같이, 4 기통의 내연기관에서는 흡기 밸브 (6) 가 예를 들어 1 번 기통, 3 번 기통, 4 번 기통, 2 번 기통의 순서로 열려 각 기통에 대응하는 흡기 밸브 (6) 의 개방량에 따라 흡기관 부분 (13') 으로부터 각 기통의 연소실 (5) 내로 공기가 유입된다. 흡기관 부분 (13') 으로부터 각 기통의 연소실 (5) 내에 유입되는 공기 유량의 변위는 도 8 에 파선으로 나타낸 것과 같고, 이들을 종합한 흡기관 부분 (13') 으로부터 전체 기통의 연소실 (5) 에 유입되는 공기의 유량은 도 8 에 실선으로 나타낸 바와 같다. 또, 예를 들어 1 번 기통에 대한 통내 충전 공기량 (mc) 은 도 8 에 사선으로 나타낸 부분에 상당한다.
이에 반하여, 실선으로 나타낸 흡기관 부분 (13') 으로부터 모든 기통의 연소실 (5) 에 유입되는 공기의 양을 평균화한 것이 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이고, 도면 중에 일점 쇄선으로 나타내고 있다. 그리고 이 일점쇄선으로 나타낸 통내 흡입 공기 유량 (mc) 에, 4 기통인 경우에는 크랭크샤프트가 180°(즉 4 스트로크식 내연기관에서 1 사이클 중에 크랭크샤프트가 회전하는 각도 720°를 기통수로 나눈 각도) 회전하는 데 걸리는 시간 (ΔT180°) 을 곱한 것이 통내 충전 공기량 (mc) 이 된다. 따라서, 흡기 밸브 모델 (M23) 으로 산출된 통내 흡입 공기 유량 (mc) 에 ΔT180°를 곱함으로써 통내 충전 공기량 (mc) 을 산출할 수 있다 (Mc＝mc·ΔT180°). 그리고 이 통내 충전 공기량 (mc) 을, 1 기압, 25℃ 의 상태에서 1 기통당 배기량에 상당하는 용적을 차지하는 공기의 질량으로 나눔으로써 통내 공기 충전율 (K1) 을 산출할 수 있다. 또, 이상의 설명에서도 알 수 있는 바와 같이, 식 (11) 에서의 값 b 에 ΔT180°을 곱하면, 배기 밸브 (8) 폐쇄시에 연소실 (5) 내에 잔존하고 있는 기연 가스량을 얻을 수 있다고 생각된다.
다음으로, 상기 흡입 공기량 모델 (M20) 을 사용하여 실제로 통내 충전 공기량 (mc) 을 산출하는 경우에 대하여 설명한다. 통내 충전 공기량 (mc) 은 흡입 공기량 모델 (M20) 을 사용하여 상기 식 (5), 식 (7), 식 (8) 및 식 (11) 을 풀어 표시된다. 이 경우, ECU 로 처리하기 위해 이들 식을 이산화 (離散化) 할 필요가 있다. 시각 (t), 계산 간격 (이산시간 ; Δt) 을 사용하여 식 (5), 식 (7), 식 (8) 및 식 (11) 을 이산화하면, 각각 하기 식 (12), 식 (13), 식 (14) 및 식 (15) 이 얻어진다. 또, 하류측 흡기관내 온도 (Tm) (t＋Δt) 는 식 (13) 및 식 (14) 에 의해 각각 산출된 Pm/Tm (t＋Δt) 및 Pm (t＋Δt) 으로부터 식 (16) 에 의해 산출된다.
Figure 112005075238273-pct00012
Figure 112005075238273-pct00013
Figure 112005075238273-pct00014
Figure 112005075238273-pct00015
Figure 112005075238273-pct00016
이렇게 하여 실장된 흡입 공기량 모델 (M20) 에서는, 스로틀 모델 (M21) 의 식 (12) 으로 산출된 시각 (t) 에서의 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt)(t) 과, 흡기 밸브 모델 (M23) 의 식 (15) 으로 산출된 시각 (t) 에서의 통내 흡입 공기 유량 (mc)(t) 이 흡기관 모델 (M22) 의 식 (13) 및 식 (14) 에 대입되고, 이로써 시각 (t＋Δt) 에서의 하류측 흡기관내 압력 (Pm)(t＋Δt) 및 하류측 흡기관내 온도 (Tm) (t＋Δt) 가 산출된다. 이어서, 산출된 Pm (t＋Δt) 은 스로틀 모델 (M21) 및 흡기 밸브 모델 (M23) 의 식 (12) 및 식 (15) 에 대입되고, 이로써 시각 (t＋Δt) 에서의 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt)(t＋Δt) 및 통내 흡입 공기 유량 (mc)(t＋Δt) 이 산출된다. 그리고, 이러한 계산을 반복함으로써 스로틀밸브 개도 (θt), 대기압 (Pa) 및 대기온도 (Ta) 에서 임의의 시각 (t) 에서의 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 산출되고, 산출된 통내 흡입 공기 유량 (mc) 에 상기 시간 ΔT180 °를 곱함으로써, 임의의 시각 (t) 에서의 통내 충전 공기량 (mc) 이 산출된다.
또 내연기관 시동시에는, 즉 시각 (t)＝0 에서는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 은 대기압과 동일한 (Pm(0)＝Pa) 가 되고, 하류측 흡기관내 온도 (Tm) 은 대기온도와 동일한 (Tm(0)＝Ta) 가 되어, 각 모델 (M21∼M23) 에서의 계산이 개시된다.
또, 상기 흡입 공기량 모델 (M20) 에서는 대기온도 (Ta) 및 대기압 (Pa) 이 일정하다고 되어 있으나, 시간에 따라 변화하는 값으로 해도 되고, 예를 들어 대기온도를 검출하기 위한 대기온도 센서에 의해 시각 (t) 에서 검출된 값을 대기온도 (Ta)(t), 대기압을 검출하기 위한 대기압 센서에 의해 시각 (t) 에서 검출된 값을 대기압 (Pa)(t) 으로 하여 상기 식 (12) 및 식 (14) 에 대입하도록 해도 된다.
그런데, 내연기관을 제어하는 경우, 특히 상기한 바와 같이 모델을 사용하여 내연기관을 제어하는 경우에는, 제어에 관련된 파라미터를 산출하기 위해 정상운전시에서의 스로틀밸브 하류측의 흡기관내 압력 (Pmta) 이나 통내 흡입 공기 유량 (mcta)(또는 그것에서 산출될 수 있는 정상운전시에서의 통내 공기 충전율 (Klta)) 이 필요해지는 경우가 있다. 여기에서 정상운전시에서의 값 (상기 Pmta 나 mcta 등) 이란, 내연기관을 어떤 상태로 정상운전한 경우에 최종적으로 얻는 값, 즉 집속값이라고 생각되는 값을 말한다. 이들 값은 내연기관의 제어에서 주로 복잡한 계산을 회피하거나 계산량을 저감시키거나 하여 제어 부하를 경감시키기 위해서나, 산출되는 파라미터의 정밀도를 향상시키기 위해 사용된다. 그리고 이들 값은 종래 맵을 사용하여 구하는 것으로 되어 있었다.
즉, 예를 들어 스로틀밸브 개도나 기관 회전수 등의 운전상태를 나타내는 지표를 인수로 하여 상기 값을 구하기 위한 맵을 사전에 작성하여 ROM 에 기억시켜 두고, 그 때의 운전상태에 기초하여 맵을 검색하여 필요한 값을 구하도록 한다. 그러나, 실제로 이러한 맵을 작성하기 위해서는 막대한 시간이 필요하다. 즉, 맵을 작성하기 위해서는 상기 Pmta 나 mcta 를, 각 인수를 순서대로 변화시키면서 실측할 필요가 있어 그 작업은 방대해진다. 또, 필요한 맵의 수나 인수가 증대함으로 인해 맵 검색 조작이 증대하여, 제어 부하가 증대할 우려도 있다.
그래서 본 실시형태의 내연기관의 제어장치에서는, 상기 Pmta 나 mcta(또는 Klta) 를 필요로 하는 경우, 이하에 설명하는 바와 같은 방법에 의해 맵을 사용하지 않고 구하도록 한다. 또, 이하의 설명에서도 알 수 있지만, 이 방법은 정상운전시에는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 일치 하는 것을 이용한 것이다.
즉, 본 실시형태의 내연기관의 제어장치는, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 의 산출식으로서 하기 식 (17) 및 식 (18) (즉, 상기 식 (5) 및 식 (6). 이하 「식 (17) 등」이라 함) 을 구비하고 있다.
Figure 112005075238273-pct00017
Figure 112005075238273-pct00018
또 본 실시형태의 내연기관의 제어장치는, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 산출식으로서 하기 식 (19) (즉, 상기 식 (11)) 을 구비하고 있다.
Figure 112005075238273-pct00019
그리고 내연기관이 정상운전되고 있을 때에는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 은 일치한다. 따라서, 상기 식 (17) 등에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 상기 식 (19) 에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 일치할 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 을 구하면, 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 을 구할 수 있게 된다. 또한 마찬가지로 상기 식 (17) 등에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 상기 식 (19) 에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 일치할 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 구함으로써, 그 때의 운전조건으로 정상운전하였 을 때의 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 을 구할 수 있다 (그리고, 이 값에서 정상운전시에서의 통내 공기 충전율 (Klta) 도 구할 수 있다).
그리고, 이상과 같이 하여 상기 Pmta 및 mcta 를 구하는 것은, 도 9 에 예시한 바와 같이 상기 식 (17) 등에 의해 표시되는 곡선 (mt) 과 상기 식 (19) 에 의해 표시되는 직선 (mc) 과의 교점 (EP) 을 구하는 것과 동일한 의미이다. 여기에서 상기 교점 (EP) 을 구하는 경우, 곡선 (mt) 을 나타내는 식인 식 (17) 등을 그대로 사용하여 상기 교점 (EP) 을 구하고자 하면 계산이 매우 복잡해진다. 그래서, 계산을 간단히 하기 위해 상기 식 (17) 등을 복수의 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일차식으로 근사하도록 해도 된다. 즉, 상기 곡선 (mt) 을 복수의 직선으로 근사하도록 한다. 구체적으로는, 예를 들어 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일정 간격마다 상기 식 (17) 등에 기초하여 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 산출하여 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일정 간격마다 상기 곡선 (mt) 상의 점을 구하고, 이들 인접하는 2 점을 잇는 각 직선을 상기 곡선 (mt) 의 근사 직선으로서 구하도록 한다. 그리고, 이들 각 근사 직선을 나타내는 일차식이 상기 식 (17) 등의 근사 일차식이 된다.
그런데, 상기 식 (17) 등의 일차식에 대한 근사는 상기 교점 (EP) 을 용이하게 구하기 위해서이므로, 여기에서 필요해지는 것은 상기 교점 (EP) 의 근방에서의 상기 식 (17) 등의 근사 일차식이다. 따라서, 이 근사 일차식만 구하도록 해도 된다. 이 경우, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일정 간격마다 상기 식 (19) 에 기초하여 통내 흡입 공기 유량 (mc) 도 구해 두고, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 과의 크기가 역전하는 곳을 구하여 상기 교점 (EP) 의 위치를 특정할 수 있다.
더 구체적으로는 상기 교점 (EP) 근방 (즉, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되는 부분) 에서의 근사 일차식은, 예를 들어 상기 식 (17) 등으로 표시되는 곡선 (mt) 상의 2 점 (tj, tk) 이고, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되기 전후의 2 점 (tj, tk) 을 이은 직선 (nmt) 을 나타내는 일차식이 된다 (도 10 참조).
또, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 임계압 (즉, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 그 압력 이하가 되어도 스로틀밸브 통과 유량 (mt) 이 그 이상 증가하지 않는 압력) Pc 이하의 영역에서는 mt 는 일정치가 되기 때문에 상기 서술한 바와 같은 근사를 하지 않더라도 상기 교점 (EP) 을 용이하게 구할 수 있다.
또, 상기 식 (19) 의 적합 파라미터 (a, b) 가 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 큰 경우와 작은 경우에서 각각 다른 2 개의 값 (예를 들어 a1, b1 및 a2, b2) 을 취하는 경우, 즉 도 9 에 나타나는 바와 같이 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 접속점 (CP) 에서 연결되는 2 개의 직선으로 나타나는 경우에 있어서, 상기 접속점 (CP) 이 상기 교점 (EP) 의 근방에 있을 때에는 상기 교점 (EP) 근방에서 상기 2 개의 직선을 하나의 직선에 근사함으로써 상기 교점 (EP) 을 구하기 위한 계산이 용이해져 제어 부하를 경감시킬 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 도 10 에 나타나는 바와 같이 하여 상기 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 나타내는 2 개의 직선을 하나의 직선으로 근사한다. 즉 이 경우, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 은 상기 식 (19) 의 형태로 나타내는 2 개의 식 (즉, 적합 파라미터 (a, b) 가 각각 다른 2 개의 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일차식) 으로 나타나지만, 이들 식을 상기 교점 (EP) 의 근방에서 상기 2 개의 식으로 나타내는 2 개의 직선 (mc) 상의 각 1 점 (cj, ck) 이고, 상기 접속점 (CP) 와 상기 교점 (EP) 을 사이에 두는 점 (cj, ck) 을 잇는 직선 (nmc) 을 나타내는 일차식에 근사한다.
도 10 에 나타낸 예에서는, 상기 교점 (EP) 의 근방에서 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 나타내는 곡선 (mt) 이 직선 (nmt) 에 근사되고, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 나타내는 2 개의 직선 (mc) 가 하나의 직선 (nmc) 에 근사되어 있다. 이로써, 구해지는 교점 (nEP) 은 상기 교점 (EP) 과는 약간 달라지지만, 이 교점 (nEP) 은 2 개의 직선 nmt 와 nmc 의 교점을 구하는 계산에 의해 간단히 구할 수 있다. 즉, 이 방법에 의하면 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 과 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 의 근사값을 간단히 구할 수 있다.
그런데, 상기 서술한 식 (17) 등에서는, 스로틀밸브 (18) 상류측의 흡기관내 압력 (이하 「상류측 흡기관내 압력」이라 함) 을 대기압 (Pa) 으로 하여 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 이 산출되어 있다. 그러나 실제의 상류측 흡기관내 압력은 기관 흡기계에서의 스로틀밸브 상류측의 압력손실이 있기 때문에, 통상 기관운전 중에는 대기압보다 낮은 압력으로 되어 있다. 특히 도 1 에 나타낸 구성에서는, 기관 흡기계의 최상류부에 에어 클리너 (16) 가 형성되어 있기 때문에, 더 정확하게 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 산출하기 위해서는 적어도 에어 클리 너 (16) 의 압력손실을 고려하는 것이 바람직하다.
그래서, 본 발명의 다른 실시형태의 내연기관의 제어장치에서는 더 정확하게 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 산출하기 위해, 상기 식 (17) 등 대신에 하기 식 (20) 및 식 (21) (이하 「식 (20) 등」이라 함) 을 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 의 산출식으로 구비하고 있어도 된다. 식 (20) 등에서는, 상기 식 (17) 등에서 대기압 (Pa) 이 사용된 부분에 적어도 에어 클리너의 압력손실을 고려하여 구해진 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 이 사용되고 있다.
Figure 112005075238273-pct00020
Figure 112005075238273-pct00021
스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 의 산출식으로서 상기 식 (20) 등을 사용함으로써, 상기 서술한 바와 같은 방법에 의해 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 과 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 을 더 정확하게 구하는 것이 가능해진다.
그런데, 상기 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 은, 스로틀밸브 (18) 의 직상류에 압력 센서를 형성하여 검출하도록 해도 되지만, 압력 센서를 사용하지 않고 산출하는 것도 가능하다. 즉, 대기압 (Pa) 과 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 의 차는, 베르누이의 정리에 의해 하기 식 (22) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00022
여기에서 ρ 는 대기밀도이고, v 는 에어 클리너 (16) 를 통과하는 공기의 유속이고, Ga 는 에어 클리너 (16) 를 통과하는 공기의 유량이고, k 는 v 와 Ga 의 비례계수이다. 표준 대기밀도 (ρ0) 와 표준 대기밀도 (ρ0) 를 현재의 대기밀도 (ρ) 로 변환하기 위한 압력보정계수 (ekpa) 및 온도보정계수 (ektha) 를 사용하면, 식 (22) 은 식 (23) 과 같이 치환할 수 있다. 그리고, 식 (23) 은 유량 (Ga) 만 변수로 하는 함수 f(Ga) 를 사용하여 식 (24) 과 같이 치환할 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00023
Figure 112005075238273-pct00024
식 (24) 은, 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 을 나타내는 식 (25) 과 같이 변형할 수 있다. 식 (25) 에 있어서, 유량 (Ga) 은 에어 클리너 (16) 의 직하류측에 에어 플로 미터가 형성되고 있는 경우에는 이 에어 플로 미터에 의해 검출할 수 있다. 또한, 압력보정계수 (ekpa) 는 검출되는 대기압 (Pa) 에 의해 설정 가능하고, 온도보정계수 (ektha) 는 검출되는 대기온도 (Ta) 에 의해 설정 가능하다.
Figure 112005075238273-pct00025
또 식 (25) 에 있어서, 에어 클리너 (16) 를 통과하는 공기의 유량 (Ga) 은 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 이라고 생각할 수 있으며, 식 (25) 은 식 (26) 과 같이 변형할 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00026
단, 식 (20) 등에 기초하여 현재의 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 산출하기 위해서는 현재의 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 이 필요하기 때문에, 식 (26) 에 기초하여 현재의 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 을 산출하기 위해서는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 으로서 전회의 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt), 즉 1 이산시간 전의 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 사용하지 않을 수 없다. 이것을, 반복 계산함으로써 산출되는 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 의 정밀도를 향상시키는 것도 가능하지만, 제어 부하의 증대를 피하기 위해 전회 구한 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 에 기초하여 구한 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 을 이번 (현재의) 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 으로서 사용하도록 해도 된다.
또, 이하와 같은 방법에 의해 적어도 에어 클리너 (16) 의 압력손실을 고려한 경우의 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 과 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 을 구하도록 해도 된다. 즉, 이 방법에서는 상기 식 (17) 등을 적어도 상기 교점 (EP) 의 근방에서 일차식에 근사하여, 그 근사 일차식이 나타내는 근사 직선과 상기 식 (19) 으로 표시되는 직선 (또는 그 근사 직선) 과의 교점을 구하여 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 과 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 을 구한다고 하는 상기 서술한 방법에 있어서, 상기 식 (17) 등의 근사 일차식 (또는 그 근사 일차식이 나타내는 근사 직선) 이 상기 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 을 사용 하여 보정된다.
즉, 상기 서술한 방법에서는 상기 식 (17) 등으로 표시되는 곡선 (mt) 의 근사 직선은, 도 10 에 나타나는 바와 같이 상기 곡선 (mt) 상의 2 점 (tj, tk) 이고, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되기 전후의 2 점 (tj, tk) 을 잇는 직선 (nmt) 으로서 구해졌지만, 이 방법에서는 상기 2점 (tj, tk) 의 각 좌표를 나타내는 하류측 흡기관내 압력과 스로틀밸브 통과 공기 유량의 값에 대하여 각각 Pac/Pa 를 곱하고, 그 새로운 좌표로 나타내는 2 점을 잇는 직선 (보정 후의 근사 직선) 이 구해진다 (이 직선을 나타내는 일차식이 보정 후의 근사 일차식이 된다).
그리고, 이 보정 후의 근사 직선과 상기 식 (19) 으로 표시되는 직선 (또는 그 근사 직선) 과의 교점을 구함으로써 적어도 에어 클리너 (16) 의 압력손실을 고려한 경우의 정상운전시의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 과 통내 흡입 공기 유량 (mcta) 이 구해진다.
다음으로 본 발명의 다른 실시형태에 대하여 도 11 을 참조하면서 설명한다. 도 11 은 본 발명의 내연기관의 제어장치를 도 1 과는 다른 통내 분사형 불꽃점화식 내연기관에 적용한 경우의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 11 에 나타낸 구성은 기본적으로는 도 1 에 나타낸 구성과 동일하고, 공통된 부분에 대한 설명은 원칙적으로 생략한다.
도 1 에 나타내는 구성과 비교하면, 도 11 에 나타낸 구성은 배기통로 (배기 포트, 배기관 등) 와 흡기통로 (흡기 포트, 흡기관) 가 배기 재순환 통로 (이하 「 EGR 통로」라 함 ; 21) 를 통해 서로 연결되고, 이 배기 재순환 통로 (21) 내에 배기 재순환 통로 (21) 를 지나는 배기가스의 유량을 조정하기 위한 제어 밸브 (이하 「EGR 제어밸브」라 함 ; 22) 가 배치되어 있는 점에서 다르다. 즉, 본 실시형태에서는 배기통로에 배출된 배기가스의 일부를 흡기통로로 유입시키는 배기 재순환 (이하 「EGR」이라 함) 이 실시되는 경우가 있다.
또한, 도 11 에 나타낸 구성은, 흡기 밸브 (6) 의 개폐 타이밍을 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구 (23) 를 구비하고 있는 점에서도 도 1 에 나타낸 구성과 다르다. 또, EGR 제어밸브 (22) 및 가변 밸브 타이밍 기구 (23) 는 함께 ECU (31) 에 의해 제어된다.
그리고 본 실시형태에서도, 도 11 에 나타낸 바와 같은 구성에 대하여 모델이 구축되어, 상기 서술한 다른 실시형태의 경우와 마찬가지로 모델을 사용한 내연기관의 제어가 실시된다. 또 본 실시형태에서도 상기 서술한 다른 실시형태의 경우와 같이 정상운전시에서의 하류측 흡기관내 압력 (Pmta) 이나 통내 흡입 공기 유량 (mcta)(또는 그것에서 산출될 수 있는 정상운전시에서의 통내 공기 충전율 (Klta)) 이 필요한 경우에는, 정상운전시에는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 일치하는 것을 이용하여 이들 값이 계산에 의해 구해진다.
단, 본 실시형태에서는 EGR 이 실시되는 경우가 있고, 또 흡기 밸브 (6) 의 개폐 타이밍 (이하 간단히 「밸브 타이밍」이라 함) 이 변경되는 경우가 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 내연기관의 제어장치는 상기 Pmta 나 mcta 의 산출에 사 용되는 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 산출식으로서 상기 식 (19) 대신에 하기 식 (27) 을 구비하고 있다.
즉, 본 실시형태에서는 상기 식 (17) 등에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 하기 식 (27) 에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 일치할 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 상기 Pmta 로서 구해지고, 그 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 상기 mcta 로서 구해진다. 또는 적어도 에어 클리너 (16) 에 의한 압력손실을 고려하는 경우에는, 상기 식 (20) 등에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 하기 식 (27) 에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 일치할 때의 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 상기 Pmta 로서 구해져, 그 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc) 이 상기 mcta 로서 구해진다.
Figure 112005075238273-pct00027
상기 식 (27) 은, EGR 이 실시되거나 밸브 타이밍이 변경되거나 해도 통내 흡입 공기 유량 (mc) 은 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 에 기초하여 거의 선형으로 변화하는 것에서 얻어지는 식이다. 여기에서, e, g 는 상기 식 (19 ; 또는 식 (11)) 에서의 적합 파라미터 (a, b) 와는 다른 적합 파라미터이고, 적어도 기관 회전수 (NE), EGR 제어밸브 개도 (STP) 및 밸브 타이밍 (VT) 에 기초하여 정해지는 적합 파라미터이다. 또, 상기 적합 파라미터 (e, g) 에 대하여 상기 기관 회전수 (NE), EGR 제어밸브 개도 (STP) 및 밸브 타이밍 (VT) 등의 운전조건이 동일한 경우에도 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 소정 범위마다 다른 값을 취하도록 함으로 써, 즉 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 복수의 상기 식 (27) 과 같은 식 (다시 말해 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일차식) 으로 나타내도록 함으로써, 통내 흡입 공기 유량 (mc) 을 더 정확하게 구하는 것이 가능한 경우가 있다는 것을 알고 있다.
상기 적합 파라미터 (e, g) 는, 기관 회전수 (NE), EGR 제어밸브 개도 (STP) 및 밸브 타이밍 (VT) 을 인수로 한 맵을 미리 작성해 두고, 필요에 따라 그 때의 운전조건에 기초하여 맵을 검색하여 구하도록 해도 되지만, 이하에 설명하는 바와 같은 방법에서 필요한 적합 파라미터 (e, g) 를 추정하도록 하여 맵 작성을 위한 공정수를 삭감하도록 해도 된다. 또, 이 방법에 의해 필요에 따라 적합 파라미터 (e, g) 를 추정하도록 하면, 기억시켜 둔 맵의 수를 줄일 수 있어 맵 검색을 위한 제어 부하를 경감하는 것도 가능하다.
즉, 이 방법에서는 각 기관 회전수 (NE) 의 경우에 대하여 EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 어느 하나의 EGR 제어밸브 개도 (STPx) 일 때 밸브 타이밍 (VT) 을 각 밸브 타이밍 (VTn) 으로 한 경우의 적합 파라미터 (exn, gxn) 와, 밸브 타이밍 (VT) 이 어느 하나의 밸브 타이밍 (VTx) 일 때 EGR 제어밸브 개도 (STP) 를 각 EGR 제어밸브 개도 (STPm) 로 한 경우의 적합 파라미터 (emx, gmx) 만 구해 두고 그것을 사용하여 그 밖의 임의의 EGR 제어밸브 개도 (STPm), 임의의 밸브 타이밍 (VTn) 일 때의 적합 파라미터 (emn, gmn) 를 추정하도록 한다. 이 방법은 기관 회전수 (NE) 가 일정한 경우에는 기통 내에 흡입되는 EGR 가스의 양은 EGR 제어밸브 개도 (STP) 와 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 에 의해 거의 정해지는 것을 이용하고 있다.
이하, 더욱 구체적으로 설명한다. 예를 들어 기관 회전수 (NE) 가 NE1 인 경우에 있어서, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 폐쇄 상태 STP0, 밸브 타이밍 (VT) 이 기준타이밍 (VT0) (즉, 진각량(進角量)＝0) 일 때의 적합 파라미터를 e00, g00 으로 하면, 그 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc00) 은 이하의 식 (28) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00028
마찬가지로, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP1, 밸브 타이밍 (VT) 이 기준타이밍 (VT0) (즉, 진각량＝0) 일 때의 적합 파라미터를 e10, g10 으로 하면, 그 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc10) 은 이하의 식 (29) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00029
그리고, 이들 식 (28) 및 식 (29) 에서, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP1, 밸브 타이밍 (VT) 이 기준타이밍 (VT0)(즉, 진각량＝0) 일 때 통내에 흡입되는 EGR 가스의 유량 (이하 「통내 흡입 EGR 유량」이라 함 ; mcegr10) 은 이하의 식 (30) 과 같이 나타낼 수 있다. 여기에서 e, g 는 각각에 대응하는 적합 파라미터의 계산치를 나타내는 계수이다.
Figure 112005075238273-pct00030
이들 식 (28) 에서 식 (30) 의 각 식을 도시하면 예를 들어 도 12 와 같아진다. 도 12 의 예에서는, 적합 파라미터 (e10, g10) 는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm1) 이상인 경우와 소정 압력 (Pm1) 미만인 경우에서 다른 값을 취하는 것으로 하고 있다. 그 결과, 상기 계수 (e, g) 도 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm1) 이상인 경우와 소정 압력 (Pm1) 미만인 경우에서 다른 값을 취하게 된다. 또, 이 예에서는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm1) 미만인 경우에서 적합 파라미터 (e00 와 e10) 는 거의 동일한 것으로 하고 있다.
또, 상기 식 (28) 및 식 (29) 과 같이, 기관 회전수 (NE) 가 NE1 인 경우에서 EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 폐쇄 상태 STP0, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT1 일 때의 적합 파라미터를 e01, g01 라 하면, 그 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc01) 은 이하의 식 (31) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00031
그런데, 여기에서 기관 회전수 (NE) 가 일정한 경우에는, 기통 내에 흡입되는 EGR 가스의 양은 EGR 제어밸브 개도 (STP) 와 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 에 의해 거의 정해지는 것을 고려하면, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP1, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT1 일 때의 통내 흡입 EGR 유량 (mcegr11) 은 상기 mcegr10 과 거의 같아, 상기 식 (30) 과 같이 나타낼 수 있게 된다.
그리고 이 점에서, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP1, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT1 일 때의 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 은 상기 식 (30) 과 상기 식 (31) 으로부터 이하의 식 (32) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00032
다시 말해, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP1, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT1 일 때의 적합 파라미터 e11, g11 는 하기 식 (33) 과 같이 표시되게 된다. 즉, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP1, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT1 일 때의 적합 파라미터 e11, g11 는 EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP0, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT0 일 때의 적합 파라미터 e00, g00 와, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP1, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT0 일 때의 적합 파라미터 e10, g10 과, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 STP0, 밸브 타이밍 (VT) 이 VT1 일 때의 적합 파라미터 (e01, g01) 에서 추정할 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00033
이들 식 (30), 식 (31) 및 식 (32) 의 각 식을 도시하면, 예를 들어 도 13 과 같아진다. 도 13 의 예에서는, 적합 파라미터 (e01, g01) 는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 이상인 경우와 소정 압력 (Pm2) 미만인 경우에서 다른 값을 취하는 것으로 하고 있다.
또, 이상에서는 설명을 간단히 하기 위해 EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 폐쇄 상태 STP0 인 경우를 기준으로 하여 미지의 적합 파라미터 e11, g11 를 추정하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 단, EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 폐쇄 상태 STP0 인 경우에는 다른 경우에 비교하여 적 합 파라미터 (e, g) 를 더 높은 정밀도로 구할 수 있기 때문에 EGR 제어 밸브 개도 (STP) 가 폐쇄 상태 STP0 인 경우를 기준으로 하는 것에 의해, 결과적으로 미지의 적합 파라미터 e11, g11 를 높은 정밀도로 추정하는 것이 가능해진다.
그리고, 이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 이 방법에 의하면 각 기관 회전수 (NE) 의 경우에 대하여 EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 어느 하나의 EGR 제어밸브 개도 (STPx) 일 때 밸브 타이밍 (VT) 을 각 밸브 타이밍 (VTn) 으로 한 경우의 적합 파라미터 (exn, gxn) 와, 밸브 타이밍 (VT) 이 어느 하나의 밸브 타이밍 (VTx) 일 때 EGR 제어 밸브 개도 (STP) 를 각 EGR 제어밸브 개도 (STPm) 로 한 경우의 적합 파라미터 (emx, gmx) 를 구해 두면, 그것을 사용하여 기타 임의의 EGR 제어밸브 개도 (STPm), 임의의 밸브 타이밍 (VTn) 일 때의 적합 파라미터 (emn, gmn) 를 추정할 수 있다. 그리고 이것에 의해 맵 작성을 위한 공정수를 대폭 삭감할 수 있다.
그런데, 도 13 에 나타낸 경우와 같이, 통내 흡입 EGR 유량 (mcegr10) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc01) 이 함께 각각의 접속점에서 연결되는 2 개의 직선으로 나타나는 경우에는, 이들에 기초하여 추정되는 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 은 2 개의 접속점에서 연결되는 3 개의 직선으로 나타나게 된다. 이와 같이 통내 흡입 공기 유량이 3 개의 직선으로 표시되게 되면, 2 개의 직선으로 나타내는 경우에 비하여 상기 Pmta 나 mcta 를 구하기 위해 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 나타내는 곡선 등과의 교점을 구할 때의 계산처리가 매우 복잡해진다.
그래서, 제어 부하를 경감시키기 위해 상기한 바와 같은 통내 흡입 공기 유 량을 나타내는 3 개의 직선을 이하에 설명하는 바와 같은 방법으로 2 개의 직선에 근사하도록 해도 된다. 즉 이 방법에서는, 추정되는 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 을 나타내는 3 개의 직선을, 그들을 잇는 2 개의 접속점 중 추정 기준이 되는 통내 흡입 공기 유량 (mc01) 을 나타내는 2 개의 직선의 접속점과 Pm 좌표가 같은 접속점 (RP) 을 기준점으로 하여 2 개의 직선에 근사한다. 다시 말해, 상기 접속점 (RP) 에서 연결되는 2 개의 근사 직선을 나타내는 식이 구해진다. 이 2 개의 직선으로 표시되는 것은 상기 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 을 근사한 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 이다. 이하, 도 14 및 도 15 를 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도 14 및 도 15 에 나타나는 바와 같이 통내흡입 EGR 유량 (mcegr10) 이 접속점에서 연결되는 2 개의 직선으로 나타나는 경우에는, 상기 식 (30) 에서 상기 계수 (e, g) 가, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm1) 이상인 경우와 소정 압력 (Pm1) 미만인 경우에서 다른 값을 나타내는 경우이다. 이 경우, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm1) 미만인 경우의 통내 흡입 EGR 유량 (mcegr10) 을 mcegr110, 상기 계수 (e, g) 를 E1, G1 로 하고, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm1) 이상인 경우의 통내 흡입 EGR 유량 (mcegr10) 을 mcegrh10, 상기 계수 (e, g) 를 Eh, Gh 라 하면, 상기 식 (30) 은 하기 식 (34) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00034
마찬가지로, 도 14 및 도 15 에 나타나는 바와 같이 통내 흡입 공기 유량 (mc01) 이 접속점에서 연결되는 2 개의 직선으로 나타나는 경우에는, 상기 식 (31) 에서 상기 적합 파라미터 (e01, g01) 가, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 이상인 경우와 소정 압력 (Pm2) 미만인 경우에서 다른 값을 취하는 경우이다. 이 경우, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 미만인 경우의 통내 흡입 공기 유량 (mc01) 을 mc110, 상기 적합 파라미터 (e01, g01) 를 e101, g101 로 하고, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 이상인 경우의 통내 흡입 공기 유량 (mc01) 을 mch01, 상기 적합 파라미터 (e01, g01) 를 eh01, gh01 로 하면, 상기 식 (31) 은 하기 식 (35) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00035
그리고, 이 방법에서는 상기 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 을, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 미만인 경우에는 경사 (e101-E1) 의 직선으로 근사하고, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 이상인 경우에는 경사 (eh01-Eh) 의 직선으로 근사하도록 한다. 그리고 또 이들 2 개의 근사 직선은 상기 접속점 (RP) 에서 연결되게 된다.
이러한 근사 직선을 나타내는 식, 즉 상기 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 을 근사한 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 나타내는 식은, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 이상인 경우와 소정 압력 (Pm2) 미만인 경우에 별도의 식이 됨과 함께, 상기 소정 압력 Pm1 과 Pm2 의 대소 관계에 의해서도 경우가 나뉜 다.
이 방법으로 구해지는 상기 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 나타내는 식은, 도 14 와 같이 Pm1＞Pm2 인 경우에는, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 미만인 경우의 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 mc'l11 로 하여, 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 이상인 경우의 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 mc'h11 로 하면, 하기 식 (36) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00036
여기에서, epla11, gpla11, epha11, gpha11 은 식 중 각 대응부분을 재기입한 계수이며, 근사 적합 파라미터이다. 그리고 이 경우, 도 14 에서의 접속점 (RP) 의 좌표는 소정 압력 (Pm2) 을 사용하면 (Pm2, (eh01-El)·Pm2＋(gh01-Gl)) 로 나타낼 수 있다.
한편, 도 15 에 나타내는 바와 같이 Pm1＜Pm2 인 경우에는, 상기 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 나타내는 식은 하기 식 (37) 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005075238273-pct00037
여기에서, eplb11, gplb11, ephb11, gphb11 은 식 중 각 대응부분을 재기입한 계수이며, 근사 적합 파라미터이다. 그리고 이 경우, 도 15 에서의 접속점 (RP) 의 좌표는 소정 압력 (Pm2) 을 사용하면 (Pm2, (el01-Eh)·Pm2＋(gl01-Gh)) 로 나타낼 수 있다.
또, 도 14 및 도 15 에서도 알 수 있는 바와 같이, 이 방법에서 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 구한 경우, Pm1＞Pm2 일 때에는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 미만인 경우에 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 이 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 과 일치하고, Pm1＜Pm2 일 때에는 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 이 소정 압력 (Pm2) 이상의 경우에 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 이 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 과 일치한다. 또, Pm1＝Pm2 일 때에는 통내 흡입 공기 유량 (mc11) 이 원래 2 개의 직선으로 나타나기 때문에, 상기 서술한 바와 같은 방법으로 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 구할 필요는 없다.
그리고, 이상에서 설명한 바와 같은 방법으로 근사 통내 흡입 공기 유량 (mc'11) 을 구하고, 그것에 기초하여 상기 Pmta 나 mcta 를 구하도록 해도 산출정밀도에 미치는 영향은 비교적 작은 것을 알 수 있다. 이것은, 기관 회전수 (NE) 가 저속에서 중속 회전하는 경우에는 Pm1≒Pm2 가 되는 경향이 있고, 기관 회전수 (NE) 가 고속 회전인 경우에는 El≒Eh 가 되는 경향이 있기 때문이다.
또, 당연한 일이지만 후반에 설명한 EGR 이 있는 경우에 대해서도, 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 을 나타내는 곡선을 앞서 설명한 어느 하나의 방법에 의해 직선 근사하여 상기 Pmta 나 mcta 를 구하도록 해도 된다.
또한 도 11 에 나타낸 구성에서는, 가변 밸브 타이밍 기구 (23) 가 흡기 밸브 (6) 측에만 형성되어 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 예를 들어, 가변 밸브 타이밍 기구가 배기 밸브 (8) 측에만 형성되어 있어도 되고, 또는 흡기 밸브 (6) 측과 배기 밸브 (8) 측 양쪽에 형성되어 있어도 된다.
그리고 도 11 에 나타낸 구성은, 가변 흡기장치의 일례로서 가변 밸브 타이밍 기구 (23) 를 갖고 있지만, 본 발명은 다른 가변 흡기장치, 예를 들어 스월 컨트롤 밸브 등을 갖고 있는 경우에 대해서도 적용 가능하다. 즉 예를 들어 상기 식 (27) 의 적합 파라미터 (e, g) 의 추정에 대해서는, 상기 서술한 방법과 마찬가지로 하여 각 기관 회전수 (NE) 의 경우에 관해 EGR 제어밸브 개도 (STP) 가 어느 하나의 EGR 제어밸브 개도 (STPy) 일 때 스월 컨트롤 밸브를 각 상태 (SCn) 로 한 경우의 적합 파라미터 (eyn, gyn) 와, 스월 컨트롤 밸브가 어느 하나의 상태 (SCy) 일 때 EGR 제어밸브 개도 (STP) 를 각 EGR 제어밸브 개도 (STPm) 로 한 경우의 적합 파라미터 (emy, gmy) 로부터, 그 밖의 임의의 EGR 제어밸브 개도 (STPm), 임의의 스월 컨트롤 밸브의 상태 (SCn) 일 때의 적합 파라미터 (emn, gmn) 를 추정하는 것이 가능하다.
또한 본 발명에 대하여 특정한 실시형태에 기초하여 상세하게 서술하고 있으나, 당업자라면 본 발명의 청구의 범위 및 사상에서 일탈하지 않고 여러 가지 변경, 수정 등이 가능하다.

Claims (20)

  1. 스로틀밸브 통과 공기 유량이 스로틀밸브보다 하류측의 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식과,
    통내 흡입 공기 유량이 상기 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 통내 흡입 공기 유량 산출식을 구비하고 있고,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량이 일치할 때의 상기 하류측 흡기관내 압력을 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 하류측 흡기관내 압력으로서 산출하는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 제어장치.
  2. 스로틀밸브 통과 공기 유량이 스로틀밸브보다 하류측의 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식과,
    통내 흡입 공기 유량이 상기 하류측 흡기관내 압력의 함수로서 표시되는 통내 흡입 공기 유량 산출식을 구비하고 있고,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량이 일치할 때의 상기 통내 흡입 공기 유량을 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 통내 흡입 공기 유량으로서 산출하는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식에서 구해지는 스로틀밸브 통과 공기 유량과 상기 통내 흡입 공기 유량 산출식에서 구해지는 통내 흡입 공기 유량이 일치할 때의 상기 통내 흡입 공기 유량을 그 때의 운전조건으로 정상운전하였을 때의 통내 흡입 공기 유량으로서 산출하는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은,
    mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pa 를 대기압, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pa) 를 Pm/Pa 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (1) 과 같이 표시되고,
    상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은,
    mc 를 통내 흡입 공기 유량, a, b 를 적어도 기관 회전수에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (2) 과 같이 표시되는 내연기관의 제어장치.
    Figure 112005075238273-pct00038
    Figure 112005075238273-pct00039
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은,
    mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pa 를 대기압, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pa) 를 Pm/Pa 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (1) 과 같이 표시되고,
    상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은,
    mc 를 통내 흡입 공기 유량, a, b 를 적어도 기관 회전수에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (2) 과 같이 표시되는, 내연기관의 제어장치.
    Figure 112005075238273-pct00040
    Figure 112005075238273-pct00041
  6. 제 1 항에 있어서,
    내연기관이 배기통로에 배출된 배기가스의 적어도 일부를 흡기통로에 유입시키는 배기 재순환 통로와, 그 배기 재순환 통로를 통과하는 배기가스의 유량을 조정하는 EGR 제어밸브를 갖고 있고,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은,
    mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pa 를 대기압, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pa) 를 Pm/Pa 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (3) 과 같이 표시되고,
    상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은,
    mc 를 통내 흡입 공기 유량, e, g를 적어도 기관 회전수와 상기 EGR 제어밸브의 개도에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (4) 과 같이 표시되는, 내연기관의 제어장치.
    Figure 112005075238273-pct00042
    Figure 112005075238273-pct00043
  7. 제 2 항에 있어서,
    내연기관이 배기통로에 배출된 배기가스의 적어도 일부를 흡기통로에 유입시키는 배기 재순환 통로와, 그 배기 재순환 통로를 통과하는 배기가스의 유량을 조정하는 EGR 제어밸브를 갖고 있고,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은,
    mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pa 를 대기압, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pa) 를 Pm/Pa 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (3) 과 같이 표시되고,
    상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은,
    mc 를 통내 흡입 공기 유량, e, g 를 적어도 기관 회전수와 상기 EGR 제어밸브의 개도에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (4) 와 같이 표시되는, 내연기관의 제어장치.
    Figure 112005075238273-pct00044
    Figure 112005075238273-pct00045
  8. 제 6 항에 있어서,
    내연기관이 각 기통에 형성된 밸브의 개폐 타이밍을 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구를 추가로 구비하고 있고,
    상기 개폐 타이밍이 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 에 기초하여, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 를 추정하는, 내연기관의 제어장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    내연기관이 각 기통에 형성된 밸브의 개폐 타이밍을 변경하는 가변 밸브 타 이밍 기구를 추가로 구비하고 있고,
    상기 개폐 타이밍이 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 에 기초하여, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 를 추정하는, 내연기관의 제어장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 가 각각, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력이 제 1 압력보다도 큰 경우와 작은 경우에서 다른 2 개의 값을 취하고,
    상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 적합 파라미터 (e, g) 가, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력에 따라 각각 3 개 이상의 다른 값을 취한다고 추정되는 경우에는,
    상기 개폐 타이밍이 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파 라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 에 기초하여, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력이 제 1 압력보다도 큰 경우와 작은 경우에서 다른 2 개의 값을 취하도록 한 근사 적합 파라미터 (ep, gp) 를 산출하고, 이들을 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 로 하는, 내연기관의 제어장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 가 각각, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력이 제 1 압력보다도 큰 경우와 작은 경우에서 다른 2 개의 값을 취하고,
    상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 적합 파라미터 (e, g) 가, 상기 스로틀밸브 하류측 흡기관내 압력에 따라 각각 3 개 이상의 다른 값을 취한다고 추정되는 경우에는,
    상기 개폐 타이밍이 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 상기 제 1 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 와, 상기 개폐 타이밍이 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 제 1 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 에 기초하여, 상기 스 로틀밸브 하류측 흡기관내 압력이 제 1 압력보다도 큰 경우와 작은 경우에서 다른 2 개의 값을 취하도록 한 근사 적합 파라미터 (ep, gp) 를 산출하고, 이들을 상기 개폐 타이밍이 상기 제 2 밸브 타이밍이고 또한 상기 EGR 제어밸브가 상기 제 2 개도인 경우에서의 상기 적합 파라미터 (e, g) 로 하는, 내연기관의 제어장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 EGR 제어밸브가 상기 제 1 개도인 경우에는, 상기 EGR 제어밸브가 닫혀져 있는 경우인, 내연기관의 제어장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 EGR 제어밸브가 상기 제 1 개도인 경우에는, 상기 EGR 제어밸브가 닫혀져 있는 경우인, 내연기관의 제어장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전하는 부분에서는, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로서 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일차식으로 표시되는 근사식이 사용되는, 내연기관의 제어장치.
  15. 제 5 항에 있어서,
    스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역 전하는 부분에서는, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로서 하류측 흡기관내 압력 (Pm) 의 일차식으로 표시되는 근사식이 사용되는, 내연기관의 제어장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 근사식은, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로 표시되는 곡선 상의 2 점이고 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되기 전후의 2 점을 이은 직선을 나타내는 일차식인, 내연기관의 제어장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 근사식은, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로 표시되는 곡선 상의 2 점이고 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되기 전후의 2 점을 이은 직선을 나타내는 일차식인, 내연기관의 제어장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은,
    mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pac 를 적어도 에어 클리너의 압력손실을 고려하여 구해진 스로틀밸브 상류측 흡기관내 압력, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pac) 를 Pm/Pac 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (20) 과 같이 표시되고,
    상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은,
    mc 를 통내 흡입 공기 유량, a, b 를 적어도 기관 회전수에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (19) 과 같이 표시되는 내연기관의 제어장치.
    Figure 112007004252958-pct00061
    Figure 112007004252958-pct00062
  19. 제 2 항에 있어서,
    상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식은,
    mt 를 스로틀밸브 통과 공기 유량, μ 를 스로틀밸브에서의 유량계수, At 를 스로틀밸브의 개구 단면적, Pac 를 적어도 에어 클리너의 압력손실을 고려하여 구해진 스로틀밸브 상류측 흡기관내 압력, Ta 를 대기온도, R 을 기체상수, Pm 을 상기 하류측 흡기관내 압력, φ (Pm/Pac) 를 Pm/Pac 의 값에 따라 정해지는 계수로 하면, 하기 식 (20) 과 같이 표시되고,
    상기 통내 흡입 공기 유량 산출식은,
    mc 를 통내 흡입 공기 유량, a, b 를 적어도 기관 회전수에 기초하여 정해지는 적합 파라미터로 하면, 하기 식 (19) 과 같이 표시되는 내연기관의 제어장치.
    Figure 112007004252958-pct00063
    Figure 112007004252958-pct00064
  20. 제 14 항에 있어서,
    전회에 구한 스로틀밸브 통과 공기 유량에 기초하여, 적어도 에어 클리너의 압력손실을 고려한 스로틀밸브 상류측 흡기관내 압력 (Pac) 이 구해지고,
    상기 근사식은, 상기 스로틀밸브 통과 공기 유량 산출식으로 표시되는 곡선 상의 2 점이고 스로틀밸브 통과 공기 유량 (mt) 과 통내 흡입 공기 유량 (mc) 의 크기가 역전되기 전후의 2 점의 각 좌표를 나타내는 하류측 흡기관내 압력과 스로틀밸브 통과 공기 유량의 값에 대하여, 각각 Pac/Pa 를 곱해 얻어지는 좌표로 나타내는 2 점을 이은 직선을 나타내는 일차식인, 내연기관의 제어장치.
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