WO2005019625A1 - 内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法 - Google Patents

内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2005019625A1
WO2005019625A1 PCT/JP2004/011276 JP2004011276W WO2005019625A1 WO 2005019625 A1 WO2005019625 A1 WO 2005019625A1 JP 2004011276 W JP2004011276 W JP 2004011276W WO 2005019625 A1 WO2005019625 A1 WO 2005019625A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
target
intake air
air amount
intake
valve
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/011276
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harufumi Muto
Yuji Miyanoo
Akira Eiraku
Masashi Hakariya
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha filed Critical Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority to EP04748255A priority Critical patent/EP1662118B1/en
Priority to US10/568,947 priority patent/US7373922B2/en
Publication of WO2005019625A1 publication Critical patent/WO2005019625A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
    • F02D13/0226—Variable control of the intake valves only changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/002—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F02D2041/1437—Simulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/602—Pedal position
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an intake air amount control device and an intake air amount control method for an internal combustion engine.
  • a typical example of the above mechanism is a variable valve mechanism that controls the valve opening characteristics of an intake valve and an exhaust valve, but other mechanisms include a variable number of cylinders mechanism and a variable exhaust volume mechanism.
  • Such an additional mechanism for controlling the intake air amount generally includes an intake air amount (that is, a target intake air amount) set in accordance with the degree of opening of the accelerator and the like and a rotation state of the internal combustion engine.
  • the conditions such as fuel consumption, emissions, and torque fluctuations are set to be optimally complex.
  • the internal combustion engine itself operates in response to the driver's accelerator operation (or torque is generated). Therefore, it is necessary to realize the target intake air amount corresponding to the accelerator opening regardless of the state of the mechanism. That is, the throttle valve opening (that is, the target throttle opening) that achieves the target intake air amount corresponding to the setting state of the mechanism is determined, and the throttle valve opening is determined based on the opening. The degree needs to be adjusted.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-309993 discloses a method of obtaining a required torque and a required torque from an accelerator opening. There is disclosed a method of sequentially calculating the target intake air amount from the torque, the target intake pressure from the target intake air amount, the target opening degree of the throttle valve from the target intake pressure, and an intake system model.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-309993 is a case where the intake air amount is controlled only by a throttle valve, and the above-described intake air amount is controlled. It does not support cases with additional mechanisms.
  • the target intake air amount and the target opening using the indexes indicating the operating state as arguments are used.
  • the index indicating the setting state is added as the index indicating the operating state, so that the man-hour for map creation work is extremely large. If the number of arguments and actual measurement points are reduced in order to reduce the number of man-hours for creating the map, there is a concern that the accuracy of the obtained target opening may decrease. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide an intake air amount control device and an intake amount control device for an internal combustion engine including a throttle valve and intake amount variable means cooperating therewith.
  • a method for determining a target opening of a throttle valve according to a setting state of a variable intake air amount means by a novel method having no such a problem as described above. It is an object of the present invention to provide an intake air amount control method.
  • the present invention provides, as means for solving the above problems, an intake air amount control device or an intake air amount control method for an internal combustion engine described in each claim of the claims.
  • a device for controlling an intake air amount in an internal combustion engine including a throttle valve and intake air amount variable means cooperating with the throttle valve, wherein an engine intake system is provided.
  • Means for determining a target setting state for the intake air amount varying means based on the target intake air amount and the target setting state.
  • the target throttle opening when controlling the intake air amount is as follows: Based on the target intake air amount and the target setting state, the engine intake system is modeled to be obtained based on a model formula expressing air passing through the engine intake system. As a result, the man-hours required to create a map required for obtaining the target throttle opening can be reduced, and the target throttle opening can be relatively accurate. I can find it well.
  • the intake air amount referred to in the present specification is the amount of air taken into the combustion chambers of all the cylinders in operation of the internal combustion engine. Therefore, for example, the intake air amount can be changed by stopping a part of the cylinder.
  • the intake air amount can be represented by, for example, an in-cylinder charged air amount, an in-cylinder intake air flow rate, and an in-cylinder air filling rate.
  • the means for obtaining the target throttle opening is such that the intake amount variable means sets the target throttle state based on the target intake air amount and the target setting state.
  • Target pressure which is the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve that achieves the target intake air volume when Means for obtaining a tracheal pressure, and means for calculating the target throttle opening based on the target intake air amount and the target intake pipe pressure.
  • a first equation representing the relationship between the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve and the flow rate of air passing through the throttle valve, wherein the throttle opening is
  • a second equation representing the relationship between the intake pipe pressure downstream of the throttle valve and the in-cylinder intake air flow rate, and at least the setting state of the intake amount variable means.
  • a second equation determined according to the engine speed is
  • the means for obtaining the target intake air amount is such that the intake air amount variable means is set to a predetermined reference state based on the accelerator opening and the engine speed.
  • Means for obtaining the reference target throttle opening which is the target throttle opening in the above case, and the first target determined by the reference target throttle opening obtained by the means.
  • the means for obtaining the target throttle opening is such that the intake amount variable means sets the target setting state based on the target intake air amount and the target setting state.
  • the air intake amount variable means includes a means for obtaining a target intake pipe pressure that is an intake pipe pressure downstream of the throttle valve that realizes the target intake air quantity.
  • the target intake pipe pressure can be obtained by relatively simple calculation.
  • the means for obtaining the target throttle opening further comprises means for obtaining the target throttle opening based on the target intake air amount and the target intake pipe pressure.
  • the means uses the target intake air amount represented by the in-cylinder intake air flow rate and the target intake pipe internal pressure to calculate the target throttle opening degree based on the first equation. Ask.
  • the intake amount varying means is a valve opening characteristic control means for controlling at least one of an intake valve and an exhaust valve.
  • the target throttle opening when controlling the intake air amount in the internal combustion engine including the throttle valve and the valve opening characteristic control means is the target intake air amount and the target setting.
  • the engine intake system is modeled and passed through the engine intake system. It is obtained based on the model formula expressed for the air to be generated. This makes it possible to reduce the man-hours required to create the map required to obtain the target throttle opening, and to compare the target throttle opening. It can be obtained with high target accuracy.
  • the valve opening characteristic means one or more of the pulp lift amount, the operating angle, and the valve opening / closing timing.
  • a method for controlling an intake air amount in an internal combustion engine including a throttle valve and intake air amount variable means cooperating with the throttle valve, comprising: Determining a target intake air amount based on the target intake air amount based on at least the target intake air amount; determining the target setting state of the intake air amount variable means based on at least the target intake air amount; From the target setting state, the target throttle opening, which is the throttle opening that achieves the above target intake air amount, is modeled based on a model formula expressing the air passing through the engine intake system by modeling the engine intake system. Determining the intake air amount of the internal combustion engine. According to this embodiment, substantially the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
  • the step of obtaining the target throttle opening is based on the target intake air amount and the target setting state.
  • a step of obtaining a target intake pipe pressure which is an intake pipe pressure downstream of the throttle valve that realizes the target intake quantity when set, based on the target intake quantity and the target intake pipe pressure Determining the target throttle opening.
  • a throttle is used as the above model formula.
  • the first equation that expresses the relationship between the pressure in the intake pipe downstream of the valve and the air flow rate passing through the throttle valve, and the first equation that is determined according to the throttle opening, and the throttle valve A second equation representing the relationship between the downstream intake pipe pressure and the in-cylinder intake air flow rate, and at least the second equation determined according to the setting state of the intake amount variable means and the engine speed. , are used at least. According to this embodiment, substantially the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
  • the step of obtaining the target intake air amount may be such that the intake air amount variable means is set to a predetermined reference state based on the accelerator opening and the engine speed.
  • the target throttle opening which is the target throttle opening in the case where the target intake air amount is set, and in the step of obtaining the target intake air amount, the reference throttle opening is determined by the reference target throttle opening.
  • the throttle valve passing air flow rate obtained based on the above-described first equation and the above-mentioned air flow rate determined by the engine speed at least assuming that the intake air amount varying means is set to the reference state.
  • the above-described in-cylinder intake air flow rate is determined when the in-cylinder intake air flow rate obtained based on the equation (2) is equal to the same throttle pipe downstream-side intake pipe pressure. Is the target suck The target air intake amount or a value obtained by converting the in-cylinder intake air flow rate is used as the target intake air amount.
  • the intake air amount variable means sets the target intake state based on the target intake air amount and the target setting state.
  • a step of obtaining a target intake pipe pressure which is an intake pipe pressure on the downstream side of the throttle valve for realizing the target intake air amount when the target intake air amount is set. Assuming that the intake air amount varying means is set to the target setting state, at least the target intake air amount represented by the in-cylinder intake air flow rate is substituted into the second equation defined by the engine speed. As a result, the target intake pipe pressure is determined.
  • the target intake pipe pressure can be obtained by relatively simple calculation.
  • the step of obtaining the target throttle opening is a step of obtaining the target throttle opening based on the target intake air amount and the target intake pipe pressure.
  • the target intake air amount represented by the in-cylinder intake air flow rate and the target intake pipe pressure are used to calculate the target intake air amount based on the first equation.
  • a mouth opening is required.
  • the intake amount variable means is a valve opening characteristic control means for controlling at least one of the intake valve and the exhaust valve.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example in which the present invention is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows that the intake valve changes as the FIG. 4 is a diagram showing a state in which the amount of pallift and the operating angle change.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the opening / closing timing of the intake valve shifts as the opening / closing timing shift device is operated.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the throttle opening and the flow coefficient.
  • FIG. 5 is a diagram showing a function ⁇ (P m / P ac).
  • FIG. 6 is a diagram showing the basic concept of the throttle model.
  • FIG. 7 is a diagram showing the basic concept of the intake pipe model.
  • FIG. 8 is a diagram showing the basic concept of the intake valve model.
  • FIG. 9 is a diagram relating to the definition of the cylinder filling air amount and the cylinder intake air flow rate.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a control routine of the intake air amount control in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram related to step 101 of the control routine of FIG. 10 and is a diagram showing the target intake air amount mcta.
  • FIG. 12 is a diagram related to step 105 of the control routine of FIG. 10, and is a diagram showing the target intake pipe pressure P mta.
  • FIG. 13 is a diagram related to step 107 of the control routine of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example in which the present invention is applied to a direct injection type spark ignition type internal combustion engine.
  • the present invention may be applied to another spark ignition type internal combustion engine or a compression ignition type internal combustion engine.
  • Fig. 1 is the internal combustion engine body
  • 2 is the intake valve
  • 3 is the intake port
  • Numeral 4 denotes an exhaust valve
  • numeral 5 denotes an exhaust port
  • numeral 6 denotes a combustion chamber formed in a cylinder (cylinder) 7.
  • the intake port 3 of each cylinder is connected to a surge tank 9 via an intake pipe 8 on the downstream side
  • the surge tank 9 is connected to an air cleaner 11 via an intake pipe 10 on the upstream side.
  • a throttle valve 12 is disposed in the intake pipe 10.
  • the exhaust port 5 of each cylinder is connected to the exhaust pipe 13.
  • Numeral 14 denotes a pulp lift amount changing device for changing the pulp lift amount. That is, in this embodiment, the pulp lift amount of the intake valve 2 can be controlled by operating the pulp lift amount changing device 14.
  • the opening area of the intake valve 2 is changed accordingly.
  • the opening area of the intake valve 2 increases as the pulp lift amount increases. Further, as described later, in the present embodiment, when the pulp lift amount of the intake valve 2 is changed by the pulp lift amount changing device 14, the working angle of the intake valve 2 is also changed accordingly.
  • reference numeral 15 denotes an opening / closing timing shift device for shifting the opening / closing timing without changing the amount of valve lift and the operating angle of the intake valve 2.
  • the opening / closing timing shift device 15 by operating the opening / closing timing shift device 15, the opening / closing timing of the intake valve 2 can be shifted to the advance side or the retard side. This makes it possible to adjust the amount of valve overlap and the like.
  • Reference numeral 16 denotes a fuel injection valve
  • reference numeral 17 denotes a spark plug
  • reference numeral 18 denotes a valve opening characteristic sensor for detecting an amount of pulp lift and operating angle of the intake valve 2 and opening / closing timing shift amount
  • reference numeral 19 denotes an engine rotation.
  • This is an engine speed sensor for detecting the engine speed.
  • 20 is for detecting the atmospheric pressure around the internal combustion engine.
  • An atmospheric pressure sensor 21 is a cooling water temperature sensor for detecting the temperature of internal combustion engine cooling water
  • 22 is an atmospheric temperature sensor for detecting the temperature of the atmosphere around the internal combustion engine.
  • 23 is a throttle opening sensor for detecting the opening of the throttle valve 12
  • 24 is an air flow meter
  • 25 is the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve 12.
  • Reference numeral 26 denotes a load sensor connected to the accelerator pedal 27, which generates an output proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 27 (hereinafter referred to as “accelerator depression amount”).
  • Reference numeral 28 denotes an ECU (Electronic Control Unit), to which the output of each sensor described above is input as shown in FIG.
  • the fuel injection valve 16 is connected to the ECU 28, and the amount of fuel injected and the injection timing can be controlled by a signal from the ECU 28.
  • the ignition plug 17 is also connected to the ECU 28, and the ignition timing can be controlled by a signal from the ECU 28.
  • the opening of the throttle valve 12 can be changed independently of the accelerator depression amount, and the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve can be controlled by adjusting the throttle opening. it can.
  • FIG. 2 is a diagram showing how the valve lift amount of the intake valve 2 changes as the pulp lift amount changing device 14 is operated. As shown in FIG. 2, the pulp lift amount of the intake valve 2 is continuously changed by the pulp lift amount changing device 14.
  • the operating angle corresponding to the opening period of the intake valve 2 also changes with the change in the amount of pulp lift. More specifically, the working angle of the intake valve 2 is increased as the amount of pallift of the intake valve 2 is increased (solid line ⁇ dashed line ⁇ dot-dash line). Therefore, in the present embodiment, the pulp lift amount changing device 14 constitutes the rain amount of the lift amount control means and the operating angle control means. In this embodiment, the timing at which the pulp lift amount of the intake valve 2 reaches a peak is also changed as the pulp lift amount changing device 14 is operated. More specifically, as shown in FIG. 2, as the pulp lift amount of the intake valve 2 is increased, the timing at which the pulp lift amount of the intake valve 2 reaches a peak is delayed. It is horned.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the opening / closing timing of the intake valve 2 is shifted as the opening / closing timing shift device 15 is operated. As shown in FIG. 3, the opening / closing timing of the intake valve 2 is continuously changed by the opening / closing timing shift device 15. At this time, the operating angle of the intake valve 2 is not changed.
  • the amount of air taken into the combustion chamber 6 of each cylinder is determined by the valve opening characteristics (lift amount, operating angle, pulp timing) of the intake valve 2 and the throttle valve 12.
  • the opening degree (more specifically, the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve) can be controlled by cooperative control. That is, the amount of intake air of the internal combustion engine can be controlled by cooperatively controlling the opening characteristics of the intake valve 2 and the opening degree of the throttle valve 12.
  • the intake air amount may be controlled by controlling the opening degree of an idle speed control valve (not shown).
  • the intake system is modeled as a throttle model, an intake pipe model, and an intake valve model.
  • Model formulas are provided. The following describes each of the above models and their model formulas.
  • the slot nore model is a model of the throttle valve, and according to this, the air flow rate mt (g / s) passing through the throttle valve is expressed by the following equation (1).
  • P ac (kP a) is the pressure in the intake pipe upstream of the throttle valve 12 (hereinafter referred to as “pressure in the upstream intake pipe”). It is a value obtained in consideration of the pressure loss of 1.
  • T a (K) is the atmospheric temperature
  • P m (k P a) is the intake pipe pressure downstream of the throttle valve (hereinafter referred to as “downstream intake pipe pressure”)
  • R is the gas constant. It is.
  • a flow coefficient at the throttle valve which is a function of the throttle opening 0 t, and is determined from a map as shown in FIG.
  • At (m 2 ) represents the cross-sectional area of the throttle valve opening (hereinafter referred to as “throttle opening area”), and is a function of the throttle opening 0 t.
  • Equations (1) to (3) which are the model equations of these throttle models, indicate that the pressure of the gas upstream of the throttle valve 12 is the pressure in the upstream intake pipe P ac , the pressure of the gas upstream of the throttle valve 12 is Let the temperature of the throttle valve 12 be the atmospheric temperature T a and the pressure of the gas passing through the throttle valve 12 be the pressure P m in the downstream intake pipe, as shown in Fig. 6 for the model of the throttle valve 12 It is obtained by applying the law of conservation of mass, the law of conservation of energy and the law of conservation of momentum, and further using the equation of state of gas, the definition of specific heat ratio, and the equation of Meyer.
  • the pressure of the gas upstream of the throttle valve 12 is the atmospheric pressure P
  • P ac the pressure of the gas upstream of the throttle valve 12
  • the pressure loss upstream of the throttle valve in the engine intake system is usually lower than the atmospheric pressure Pa during the operation of the engine.
  • the air cleaner 11 since the air cleaner 11 is provided at the most upstream portion of the engine intake system, in order to calculate the throttle valve passing air flow rate mt more accurately, At least, it is more preferable to use the upstream intake pipe pressure P ac obtained in consideration of the pressure loss of the air cleaner 11.
  • the upstream intake pipe pressure P ac may be detected by providing a pressure sensor immediately upstream of the throttle valve 12, but can also be calculated without using a pressure sensor. is there. That is, the difference between the atmospheric pressure Pa and the pressure P ac in the upstream intake pipe can be expressed by the following equation (4) by Bernoulli's theorem.
  • Equation (4) can be expressed by the following equation (5). It can be rewritten as follows. Further, the expression (5) can be rewritten as the following expression (6) using a function f (G a) having only the flow rate G a as a variable. If the value of this function f (G a) is obtained through experiments or simulations and a map with G a as an argument is created in advance, the flow rate G The value of f (G a) can be obtained from k
  • the ekpa ⁇ ektha equation (6) can be modified to the following equation (7) representing the upstream intake pipe pressure P ac.
  • the flow rate Ga can be detected by the air flow meter 24 downstream of the air cleaner 11. Then, using the flow rate G a, the value of f (G a) can be obtained from the above-described map of f (G a). Further, the pressure correction coefficient e kpa can be set according to the detected atmospheric pressure P a, and the temperature correction coefficient e k t ha can be set according to the detected atmospheric temperature T a.
  • the flow rate Ga of the air passing through the air cleaner 11 can be considered as the air flow rate mt passing through the throttle valve, and the equation (7) is expressed by the following equation (8) ).
  • the intake pipe model is a model of a portion of the intake pipe 8 from the throttle valve 12 to the intake valve 2 (hereinafter referred to as “the intake pipe portion”) 8.
  • the intake pipe portion For the pressure Pm (kPa) in the intake pipe and the temperature Tm (K) in the downstream intake pipe, model equations such as the following equations (10) and (11) are obtained.
  • mc (g Z s) is a cylinder intake air flow rate
  • Vm (m 3) is a constant equal to the volume of the intake pipe part 8.
  • the intake pipe model will be described with reference to Fig. 7. Assuming that the total gas amount in the intake pipe part 8 is M, the total gas amount M Is a difference between the flow rate of the gas flowing into the intake pipe section 8, that is, the flow rate mt of the air passing through the throttle valve, and the flow rate of the gas flowing out of the intake pipe section 8, that is, the in-cylinder intake air flow rate mc.
  • the intake valve model is a model of the intake valve.
  • the in-cylinder intake air flow rate mc is expressed by the following equation (14).
  • a and B are adaptation parameters determined at least based on the engine speed NE.
  • a map is created in advance, and the map is searched and obtained as necessary.
  • the pulp lift amount changing device 14 and the opening / closing timing shift device 15 are provided for the intake valve 2, and the valve lift of the intake valve 2 is provided. Since the valve opening characteristics such as the amount and the opening / closing timing can be changed, the above-mentioned suitable parameters A and B are determined based on the setting state of the valve opening characteristics of the intake valve 2.
  • the in-cylinder charged air amount Mc which is the amount of air charged into the combustion chamber 6 when the intake valve 2 is closed, is determined when the intake valve 2 is closed (when the intake valve is closed). It is proportional to the pressure in the combustion chamber 6 when the intake valve is closed. Also sucking The pressure in the combustion chamber 6 when the valve is closed can be considered to be equal to the pressure of the gas upstream of the intake valve, that is, the pressure Pm in the downstream intake pipe. Therefore, the cylinder air charge amount Mc can be approximated to be proportional to the downstream intake pipe pressure Pm.
  • the average amount of the total air flowing out of the intake pipe section 8 per unit time or the amount of air taken into the combustion chambers 6 from the intake pipe section 8 'per unit time is calculated as one If the cylinder intake air flow rate mc (described in detail below) is averaged over the intake stroke of the cylinder, the cylinder charge air amount Mc is proportional to the downstream intake pipe pressure Pm. It is considered that the internal intake air flow rate mc is also proportional to the downstream intake pipe internal pressure Pm. From this, the above equation (14) is obtained based on theory and rules of thumb. In the equation (14), the compatible parameter A is a proportional coefficient, and the compatible parameter B is a value related to the amount of burned gas remaining in the combustion chamber 6 when the exhaust valve is closed.
  • B 2 that is, the in-cylinder intake air flow rate mc can be calculated by two equations like the above equation (14) (that is, the primary equation of the downstream intake pipe pressure P m). It has been found that it is sometimes possible to obtain the in-cylinder intake air flow rate mc more accurately by performing the following. This is considered to be related to the backflow of burned gas to the intake port 3, especially when there is a period during which both the intake valve 2 and the exhaust valve 4 are open (that is, valve overlap).
  • the intake valve 2 opens, for example, in the order of cylinder 1, cylinder 3, cylinder 4, and cylinder 2, and the intake pipe according to the opening amount of the intake valve 2 corresponding to each cylinder.
  • Air flows into the combustion chamber 6 of each cylinder from the portion 8 '.
  • the displacement of the flow rate of air flowing into the combustion chamber 6 of each cylinder from the intake pipe portion 8 is as shown by the broken line in FIG.
  • the flow rate of the air that flows into the combustion chambers 6 of all the cylinders from the intake pipe section 8 ' is as shown by the solid line in Fig. 9.
  • the amount of in-cylinder charged air Mc to the first cylinder is Mc This corresponds to the hatched portion in FIG.
  • the average of the amount of air flowing into the combustion chambers 6 of all the cylinders from the intake pipe section 8 shown by the solid line 8 is the in-cylinder intake air flow rate mc. It is shown.
  • the crankshaft is 180 ° in the case of a four-cylinder engine (that is, the crankshaft in one stroke in a four-stroke internal combustion engine).
  • the angle at which the cylinder rotates 720 ° divided by the number of cylinders) The time it takes to rotate ⁇ ⁇ 18 . . Is multiplied by the in-cylinder charged air amount Mc.
  • the in-cylinder air charging rate M c is divided by the mass of air occupying a volume equivalent to the displacement per cylinder at 1 atm and 25 ° C to obtain the in-cylinder air charging rate.
  • K 1 can be calculated.
  • the in-cylinder charged air amount Mc, the in-cylinder intake air flow rate mc, and the in-cylinder air filling rate K1 are in a proportional relationship with each other, and if any one value is obtained, another value can be obtained. That is, these values can be mutually converted.
  • the intake air amount of the internal combustion engine refers to the amount of air drawn into the combustion chambers of all (operating) cylinders of the internal combustion engine. It can be expressed using any of c, in-cylinder intake air flow rate mc, and in-cylinder air filling rate K1.
  • the valve opening characteristics of the intake valve 2 are controlled by the valve lift amount changing device 14 and the opening / closing timing shift device 15.
  • the intake air amount is controlled by cooperatively controlling the valve opening characteristic and the opening degree of the throttle valve 12 (more specifically, the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve). That is, the throttle valve and the pulp lift amount changing device 14 and the opening / closing timing shift device 15 which are the valve opening characteristic control means cooperate to control the intake air amount.
  • control using each of the above-described model expressions is performed.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a control routine of intake air amount control in the present embodiment.
  • This control routine is executed by a predetermined time by the ECU 28, that is, by interruption every control cycle Ts.
  • a target intake air amount mcta to be realized after a lapse of time corresponding to the control cycle T s is obtained.
  • the intake air amount is determined by any of the above-described in-cylinder charged air amount Mc, the in-cylinder intake air flow rate mc, and the in-cylinder air filling rate K1.
  • the target intake air amount mcta is, more specifically, the in-cylinder intake air flow rate mc that should be realized after a time period corresponding to the control cycle T s has elapsed.
  • the target intake air amount mcta corresponds to the operating state of the internal combustion engine, more specifically, a map in which the required torque TQr corresponds to the engine speed NE and the accelerator pedal depression amount L, and the target intake air amount mcta corresponds to the required torque TQr.
  • the map may be created in advance, and the map may be obtained based on these maps. However, in the present embodiment, the map is obtained as follows.
  • the throttle opening (that is, the reference target throttle) when the valve opening characteristic is set to the predetermined reference state is determined from the engine speed NE and the accelerator depression amount L.
  • a map for calculating etb is prepared in advance and stored in ECU 28.
  • the reference state is, for example, the standard amount and duration of operation of the pulp lift in a normal engine that does not have the valve lift amount changing device 14 or the opening / closing timing shift device 15, and the opening / closing timing.
  • the reference target throttle opening 0tb is obtained from the engine speed NE and the amount of stepping on the accelerator L. Then, based on the reference target throttle opening ⁇ tb, the model equation of the throttle model described above (equation)
  • the equation (equation (15)) representing the curve mtb may be approximated by a plurality of linear equations of the downstream intake pipe pressure Pm. That is, the curve mtb is approximated by a plurality of straight lines.
  • the throttle valve passing air flow rate mtb is calculated based on the equation (Equation (15)) representing the above-mentioned curve mtb at regular intervals of the downstream intake pipe pressure Pm to obtain the downstream intake pipe pressure.
  • the points on the curve mtb are determined at regular intervals of the pressure P m, and each straight line connecting these two adjacent points is determined as an approximate straight line of the curve mtb.
  • a linear expression representing each of these approximate straight lines is an approximate linear expression of the expression (Expression (15)) representing the curve mtb.
  • the cylinder intake air flow rate mcb is also obtained based on the equation (Equation (16)) representing the above-mentioned straight line mcb at regular intervals of the downstream intake pipe pressure Pm, and the throttle valve passing air flow rate is obtained.
  • the approximate linear expression near the intersection point EPb (that is, the portion where the magnitude of the throttle valve passing air flow rate mtb and the in-cylinder intake air flow rate mcb is reversed) is, for example, the two points on the curve mtb It is a linear equation that represents a straight line that connects the two points before and after the magnitude of the throttle valve passing air flow mtb and the cylinder intake air flow mcb reverse.
  • the standard condition described above is based on the standard amount of pulp lift in a normal engine that does not have the pulp lift amount changing device 14 or the opening / closing timing shift device 15.
  • the target intake air amount meta is obtained by the above method as the operating angle, opening angle, and opening / closing timing, in the case of a normal engine, the driver obtains the same intake air amount as the intended intake air amount at a certain accelerator pedal depression amount Lc. It is determined as the target intake air amount mcta for the same accelerator depression amount Lc in the embodiment. be able to.
  • the target valve opening characteristic C vta of the intake valve 2 that is, the target lift amount L tta and the target operating angle S ata
  • the target opening / closing timing shift amount (that is, the amount of delay or advance from the reference opening / closing timing and the displacement angle by the opening / closing timing shift device) V tta is determined.
  • the lift amount Lt and the operating angle Sa have a fixed relationship, and when the operating angle Sa is determined, the lift amount Lt is also determined. Therefore, when determining the target lift amount L tta and the target working angle S ata, the target working angle S ata is actually determined using a map.
  • step 103 the target working angle S ata and the target opening / closing timing shift amount V tta are calculated with respect to the engine speed NE, the target intake air amount meta, etc., in terms of fuel consumption and emission.
  • the operating angle Sa and the opening / closing timing shift amount Vt at which conditions such as torque fluctuation are optimally determined in a complex manner are determined based on a map created. Such a map is obtained in advance by experiments, etc., and the ECU 2
  • the target intake pipe pressure P mta is determined in the subsequent step 105.
  • This target intake pipe pressure P mta is the intake pipe pressure P downstream of the throttle valve that achieves the target intake air amount mcta when the valve opening characteristic C v of the intake valve 2 is set to the target valve opening characteristic C vta.
  • the target intake pipe pressure P mta is obtained as follows using the above-described intake valve model model equation (Equation (14)).
  • the model parameters (A and B) of the above-described intake valve model equation (Equation (14)) are determined from the engine speed NE and the like, and the model equation is determined. That is, if the conforming parameters A and B are defined as A f,: B f, the following equation (17) is obtained.
  • mcf Af -Pra-Bf... (17)
  • the target intake pipe pressure P mta is the downstream intake pipe pressure P m that realizes the target intake air amount mcta in this equation (17). It can be expressed as the following equation (18) based on the equation (17). ... (18)
  • valve opening characteristic CV When the valve opening characteristic CV is set to the target valve opening characteristic CV ta, a straight line mcf represented by a model equation (equation (17)) of the intake valve model and the target intake pipe pressure P mta are illustrated. Then, for example, it becomes as shown in Figure 12.
  • the target throttle opening 0tta is obtained in the subsequent step 107.
  • the target throttle opening ⁇ tta is a throttle opening 0t at which the downstream intake pipe internal pressure Pm is set to the target intake pipe internal pressure Pmta.
  • the target throttle opening degree 0tta is obtained as follows using the model equation (Equation (2)) of the throttle model described above.
  • the left side of equation (20) is a function of only the throttle opening 0t
  • the value of the right side of equation (20) is calculated to obtain the value based on equation (20).
  • a target throttle opening of 0 tta can be obtained. That is, for example, by using the above-described map for obtaining the value of F ( ⁇ t) from the throttle opening 0t in reverse, the target slope is calculated using the value on the right side of the calculated equation (20). It is possible to obtain a rotary opening of 0 tta.
  • the above equation (20) can be rewritten as the following equation (21) using the above equations (8) and (18). .
  • step 107 when the target throttle opening of 0 tta is obtained, in step 109, the pulp lift is set so that the valve opening characteristic CV of the intake valve 2 becomes the target valve opening characteristic CV ta described above.
  • the amount changing device 14 and the opening / closing timing shift device 15 are controlled, and the throttle valve 12 is adjusted so that the throttle opening 0 t becomes the target throttle opening ⁇ tta. Is controlled.
  • the intake air amount is controlled so as to be equal to the target intake air amount mcta.
  • valve opening characteristic of the intake valve 2 is changed by the pulp lift amount changing device 14 and the opening / closing timing shift device 15, and the valve opening characteristic of the exhaust valve 4 is changed.
  • the valve opening characteristics of the exhaust valve 4 may be changed by providing a pallet lift amount changing device for the exhaust valve and an opening / closing timing shift device.
  • the intake air amount is controlled by cooperative control of a throttle valve 12 and a variable valve mechanism including a pulsating amount change device 14 and an opening / closing timing shift device 15.
  • the present invention is not limited to this, and the throttle valve and the intake air amount variable means other than the variable valve mechanism, such as a variable cylinder number mechanism and a variable exhaust volume mechanism, cooperate with each other.
  • the present invention is also applicable to the case where the intake air amount is controlled by using the above method. sand In other words, if these adaptation parameters A and B of the model formula of the intake valve model are appropriately determined, the target is set in the same manner as in the case of the variable valve mechanism described above. The intake air amount and target throttle opening can be obtained.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

スロットル弁と、それと協働する吸気量可変手段とを備えた内燃機関において吸気量を制御する装置及び方法であって、アクセル開度と機関回転数とに基づいて目標吸気量ｍｃｔａを求め（ステップ１０１）、少なくとも上記目標吸気量に基づいて上記吸気量可変手段についての目標設定状態Ｃｖｔａを決定し（ステップ１０３）、上記目標吸気量ｍｃｔａと、上記目標設定状態Ｃｖｔａとから、機関吸気系をモデル化して該機関吸気系を通過する空気について表したモデル式に基づいて目標スロットル開度θｔｔａを求める（ステップ１０７）、内燃機関の吸気量制御装置及び方法を提供する。

Description

明 細 書 内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法 技術分野
本発明は内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法に関する
背景技術
近年、 燃費の向上等を目的として、 スロ ッ トル弁とそれ以外の機 構との協調制御によって吸気量を制御するよ うにした内燃機関が公 知になっている。 上記機構の例としては、 吸気弁や排気弁の開弁特 性を制御する可変動弁機構が代表的であるが、 その他にも気筒数可 変機構や排気量可変機構等がある。
そしてこのよ う な吸気量を制御する付加的な機構は、 一般に、 ァ クセル開度等に対応して設定される吸気量 （すなわち、 目標吸気量 ) と内燃機関の蓮転状態とに応じて、 燃費、 ェミ ッショ ン、 トルク 変動等の条件が複合的に最適となる状態に設定されるのであるが、 内燃機関自体は運転者のアクセル操作に対応した運転 （もしく はト ルク発生） を行う ことが期待されるため、 上記機構がどのよ うな状 態に設定されたと しても、 アクセル開度に対応した上記目標吸気量 を実現するようにする必要がある。 すなわち、 上記機構の設定状態 に対応して上記目標吸気量を実現するスロ ッ トル弁の開度 （すなわ ち、 目標スロ ッ トル開度） を求め、 その開度にスロ ッ トル弁の開度 を調整する必要がある。
スロ ッ トル弁の目標開度を求める方法と しては、 例えば特開 2 0 0 2— 3 0 9 9 9 3号公報に、 アクセル開度から要求トルク、 要求 トルクから目標吸気量、 目標吸気量から目標吸気圧、 目標吸気圧か らスロ ッ トル弁の目標開度、 と吸気系モデルを用いて順次算出する 方法が開示されている。 しかしながら、 特開 2 0 0 2— 3 0 9 9 9 3号公報に開示されているのはスロ ッ トル弁のみによつて吸気量を 制御する場合であり、 上記のような吸気量を制御する付加的な機構 を有する場合には対応していない。
他方、 上記のような機構を有する場合にも対応し得るス ロ ッ トル 弁の目標開度を求める方法としては、 目標吸気量と、 運転状態を表 す各指標を引数とした目標開度のマップを事前に作成しておき、 そ のマップに基づいて求める方法がある。 しかしながら、 実際にこの よ うなマップを作成するためには、 多大な時間が必要となる。 特に 上記のような機構を備えている場合には、 その設定状態を表す指標 が上記の運転状態を表す指標と して加わるため、 マツプ作成作業の 工数は非常に大きなものとなる。 そしてマップ作成作業の工数を低 減すべく、 引数や実測点を減少させた場合には、 得られる目標開度 の精度が低下することが懸念される。 発明の開示
本発明は、 上記のような問題に鑑みてなされたもので、 その目的 は、 ス ロ ッ トル弁とそれと協働する吸気量可変手段とを備えた内燃 機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法であって、 吸気量可変手 段の設定状態に応じたス口 ッ トル弁の目標開度を、 上記のような問 題のない新規な方法によつて求めるよ うにした吸気量制御装置及び 吸気量制御方法を提供することである。
本発明は、 上記課題を解決するための手段として、 請求の範囲の 各請求項に記載された内燃機関の吸気量制御装置または吸気量制御 方法を提供する。 本発明の 1番目の態様では、 スロ ッ トル弁と、 該ス口 ッ トル弁と 協働する吸気量可変手段とを備えた内燃機関において吸気量を制御 する装置であって、 機関吸気系をモデル化して該機関吸気系を通過 する空気について表したモデル式を備えていて、 更に、 アクセル開 度と機関回転数とに基づいて目標吸気量を求める手段と、 少なく と も上記目標吸気量に基づいて上記吸気量可変手段についての目標設 定状態を決定する手段と、 上記目標吸気量と、 上記目標設定状態と から、 上記モデル式に基づいて上記目標吸気量を実現するスロ ッ ト ル開度である 目標スロ ッ トル開度を求める手段とを有する、 内燃機 関の吸気量制御装置が提供される。
本態様によれば、 スロ ッ トル弁と、 該スロ ッ トル弁と協働する吸 気量可変手段とを備えた内燃機関において、 吸気量を制御する際の 上記目標スロ ッ トル開度が、 上記目標吸気量と、 上記目標設定状態 とから、 機関吸気系をモデル化して該機関吸気系を通過する空気に ついて表したモデル式に基づいて求められる。 これによ り、 従来に 比べ、 上記目標スロ ッ トル開度を求めるのに必要なマップを作成す るための工数を削減することができ、 また、 上記目標スロ ッ トル開 度を比較的精度良く求めるこ とができる。
なお、 本明細書でいう吸気量とは、 内燃機関の稼動中の全気筒の 燃焼室内に吸入される空気の量のことである。 そのため、 例えば、 気筒の一部を休止させることによつても上記吸気量を変化させるこ とができる。 また、 上記吸気量は、 例えば、 筒内充填空気量、 筒内 吸入空気流量、 筒内空気充填率等で表すこ とができる。
本発明の 2番目の態様では、 目標スロ ッ トル開度を求める上記手 段は、 上記目標吸気量と、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記吸 気量可変手段が上記目標設定状態に設定されている場合に上記目標 吸気量を実現するスロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である 目標吸 気管内圧力を求める手段と、 上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内 圧力とに基づいて、 上記目標ス ロ ッ トル開度を求める手段とを有し ている。
本態様によっても 1番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る ことができる。
本発明の 3番目の態様では、 上記モデル式として、 スロッ トル弁 下流側の吸気管内圧力とス ロ ッ トル弁通過空気流量との関係を表す 第 1 の式であってス ロ ッ トル開度に応じて定まる第 1 の式と、 ス ロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を表す 第 2の式であって少なく とも上記吸気量可変手段の設定状態と機関 回転数とに応じて定まる第 2 の式と、 を有している。
本態様によっても 1番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る ことができる。
本発明の 4番目の態様では、 目標吸気量を求める上記手段は、 上 記アクセル開度と上記機関回転数とに基づいて上記吸気量可変手段 が予め定めた基準状態に設定されていると した場合における 目標ス ロ ッ トル開度である基準目標ス ロ ッ トル開度を求める手段を有して いて、 該手段によって求められた基準目標ス ロ ッ トル開度によって 定められた上記第 1 の式に基づいて求められるス ロ ッ トル弁通過空 気流量と、 上記吸気量可変手段が上記基準状態に設定されていると して少なく とも機関回転数によって定められた上記第 2の式に基づ いて求められる筒内吸入空気流量とが同一のス ロ ッ トル弁下流側吸 気管内圧力に対して等しくなる時の上記筒内吸入空気流量を求め、 該筒内吸入空気流量を目標吸気量とする、 もしくは該筒内吸入空気 流量を換算した値を目標吸気量とする。
本態様によれば、 運転者の意図に則した目標吸気量を設定するこ とができる。 本発明の 5番目の態様では、 目標スロ ッ トル開度を求める上記手 段は、 上記目標吸気量と、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記吸 気量可変手段が上記目標設定状態に設定されている場合に上記目標 吸気量を実現するス口ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である目標吸 気管内圧力を求める手段を有していて、 該手段は、 上記吸気量可変 手段が上記目標設定状態に設定されていると して少なく とも機関回 転数によって定められた上記第 2の式に筒内吸入空気流量で表され た上記目標吸気量を代入することによつて上記目標吸気管内圧力を 求める。
本態様によれば、 上記目標ス ロ ッ トル開度を求める過程において 、 比較的簡単な計算により上記目標吸気管内圧力を求めることがで きる。
本発明の 6番目の態様では、 目標スロ ッ トル開度を求める上記手 段は、 上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内圧力とに基づいて上記 目標ス ロ ッ トル開度を求める手段を更に有していて、 該手段は、 筒 内吸入空気流量で表された上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内圧 力とを用いて、 上記第 1の式に基づいて上記目標スロッ トル開度を 求める。
本態様によっても 1番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る ことができる。
本発明の 7番目の態様では、 上記吸気量可変手段は、 吸気弁及び 排気弁の少なく とも一方の開弁特性を制御する開弁特性制御手段で ある。
本態様によれば、 ス ロ ッ トル弁と、 上記開弁特性制御手段とを備 えた内燃機関において吸気量を制御する際の上記目標スロッ トル開 度が、 上記目標吸気量と、 上記目標設定状態 （よ り詳細には、 目標 開弁特性） とから、 機関吸気系をモデル化して該機関吸気系を通過 する空気について表したモデル式に基づいて求められる。 これによ り、 従来に比べ、 上記目標スロ ッ トル開度を求めるのに必要なマツ プを作成するための工数を削減するこ とができ、 また、 上記目標ス ロ ッ トル開度を比較的精度良く求めるこ とができる。 なお、 本明細 書において開弁特性とは、 パルプリ フ ト量、 作用角、 弁の開閉タイ ミ ングのうちの一つ、 もしく は複数のものを意味する。
本発明の 8番目の態様では、 ス ロ ッ トル弁と、 該ス ロ ッ トル弁と 協働する吸気量可変手段とを備えた内燃機関において吸気量を制御 する方法であって、 アクセル開度と機関回転数とに基づいて目標吸 気量を求める段階と、 少なく とも上記目標吸気量に基づいて上記吸 気量可変手段についての目標設定状態を決定する段階と、 上記目標 吸気量と、 上記目標設定状態とから、 機関吸気系をモデル化して該 機関吸気系を通過する空気について表したモデル式に基づいて上記 目標吸気量を実現するスロ ッ トル開度である目標スロ ッ トル開度を 求める段階とを有する、 内燃機関の吸気量制御方法が提供される。 本態様によっても 1番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る こ とができる。
本発明の 9番目の態様では、 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記段 階は、 上記目標吸気量と、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記吸 気量可変手段が上記目標設定状態に設定されている場合に上記目標 吸気量を実現するス ロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である 目標吸 気管内圧力を求める段階と、 上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内 圧力とに基づいて、 上記目標ス ロ ッ トル開度を求める段階とを有し ている。
本態様によっても 1番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る こ とができる。
本発明の 1 0番目の態様では、 上記モデル式と して、 ス ロ ッ トル 弁下流側の吸気管内圧力とス ロ ッ トル弁通過空気流量との関係を表 す第 1の式であってス ロ ッ トル開度に応じて定まる第 1の式と、 ス 口ッ トル弁下流側の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を表 す第 2の式であって少なく とも上記吸気量可変手段の設定状態と機 関回転数とに応じて定まる第 2の式と、 が少なく とも用いられる。 本態様によっても 1番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る ことができる。
本発明の 1 1番目の態様では、 目標吸気量を求める上記段階は、 上記アクセル開度と上記機関回転数とに基づいて上記吸気量可変手 段が予め定めた基準状態に設定されていると した場合における 目標 ス ロ ッ トル開度である基準目標ス ロ ッ トル開度を求める段階を有し ていて、 目標吸気量を求める上記段階においては、 上記基準目標ス ロ ッ トル開度によって定められた上記第 1の式に基づいて求められ るス ロ ッ トル弁通過空気流量と、 上記吸気量可変手段が上記基準状 態に設定されているとして少なく とも機関回転数によって定められ た上記第 2の式に基づいて求められる筒内吸入空気流量とが同一の ス ロ ッ トル弁下流側吸気管内圧力に対して等しくなる時の上記筒内 吸入空気流量が求められ、 該筒内吸入空気流量が目標吸気量とされ る、 もしくは該筒内吸入空気流量を換算した値が目標吸気量とされ る。
本態様によれば、 運転者の意図に則した目標吸気量を設定するこ とができる。
本発明の 1 2番目の態様では、 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記 段階は、 上記目標吸気量と、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記 吸気量可変手段が上記目標設定状態に設定されている場合に上記目 標吸気量を実現するス ロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である 目標 吸気管内圧力を求める段階を有していて、 該段階においては、 上記 吸気量可変手段が上記目標設定状態に設定されていると して少なく とも機関回転数によって定められた上記第 2の式に筒内吸入空気流 量で表された上記目標吸気量を代入するこ とによって上記目標吸気 管内圧力が求められる。
本態様によれば、 上記目標ス ロ ッ トル開度を求める過程において 、 比較的簡単な計算によ り上記目標吸気管内圧力を求めることがで さる。
本発明の 1 3番目の態様では、 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記 段階は、 上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内圧力とに基づいて上 記目標ス ロ ッ トル開度を求める段階を更に有していて、 該段階にお いては、 筒内吸入空気流量で表された上記目標吸気量と、 上記目標 吸気管内圧力とを用いて、 上記第 1の式に基づいて上記目標ス口 ッ トル開度が求められる。
本態様によっても 1番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る こ とができる。
本発明の 1 4番目の態様では、 上記吸気量可変手段は、 吸気弁及 び排気弁の少なく とも一方の開弁特性を制御する開弁特性制御手段 である。
本態様によれば、 7番目の態様とほぼ同様の作用及び効果を得る こ とができる。
以下、 添付図面と本発明の好適な実施形態の記載から、 本発明を 一層十分に理解できるであろう。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合 の一例を示す概略図である。
図 2は、 パルブリ フ ト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁 のパルブリ フ ト量及び作用角が変化する様子を示した図である。 図 3は、 開閉タイ ミ ングシフ ト装置が作動されるのに伴って吸気 弁の開閉タイ ミ ングがシフ トする様子を示した図である。
図 4は、 スロ ッ トル開度と流量係数との関係を示す図である。 図 5は、 関数 Φ ( P m / P a c ) を示す図である。
図 6は、 スロ ッ トルモデルの基本概念を示す図である。
図 7は、 吸気管モデルの基本概念を示す図である。
図 8は、 吸気弁モデルの基本概念を示す図である。
図 9は、 筒内充填空気量及び筒内吸入空気流量の定義に関する図 である。
図 1 0は、 本発明の一実施形態における吸気量制御の制御ルーチ ンを示すフローチャー トである。
図 1 1 は、 図 1 0の制御ルーチンのステップ 1 0 1 に関連する図 であり、 目標吸気量 m c t aについて示した図である。
図 1 2は、 図 1 0の制御ルーチンのステップ 1 0 5に関連する図 であり、 目標吸気管内圧力 P m t aについて示した図である。
図 1 3は、 図 1 0の制御ルーチンのステップ 1 0 7に関連する図 である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して、 本発明の実施形態について詳細に説明す る。 なお、 図面において、 同一または類似の構成要素には共通の参 照番号を付す。
図 1は本発明を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合の 一例を示す概略図である。 なお、 本発明は別の火花点火式内燃機関 や圧縮自着火式内燃機関に適用してもよい。
図 1において、 1は内燃機関本体、 2は吸気弁、 3は吸気ポー ト 、 4は排気弁、 5は排気ポー ト、 6はシリ ンダ （気筒） 7内に形成 された燃焼室をそれぞれ示す。 各気筒の吸気ポー ト 3は下流側の吸 気管 8を介してサージタンク 9に連結され、 サージタンク 9は上流 側の吸気管 1 0を介してエアク リーナ 1 1へ連結される。 上記吸気 管 1 0内にはスロ ッ トル弁 1 2が配置される。 一方、 各気筒の排気 ポー ト 5は排気管 1 3に連結される。
また、 1 4はパルプリ フ ト量を変更するためのパルブリ フ ト量変 更装置を示している。 つまり、 本実施形態ではパルプリ フ ト量変更 装置 1 4を作動させるこ とによ り、 吸気弁 2のパルプリ フ ト量を制 御することができる。
パルプリ フ ト量変更装置 1 4を作動させることによって吸気弁 2 のパルブリ フ ト量が変更されると、 それに伴って吸気弁 2の開口面 積が変更されることになる。 本実施形態の吸気弁 2では、 パルプリ フ ト量が増加されるに従って吸気弁 2の開口面積が増加する。 また 後述するように本実施形態ではパルプリ フ ト量変更装置 1 4によつ て吸気弁 2のパルプリ フ ト量が変更されると、 それに伴って吸気弁 2の作用角も変更される。
一方、 1 5は吸気弁 2のパルブリ フ ト量及び作用角を変更するこ となく開閉タイ ミ ングをシフ トさせるための開閉タイ ミ ングシフ ト 装置を示している。 つま り、 開閉タイ ミ ングシフ ト装置 1 5を作動 することによ り、 吸気弁 2の開閉タイ ミ ングを進角側にシフ トさせ たり、 遅角側にシフ トさせたりすることができ、 これによつてパル ブオーバーラップ量の調整等を行う ことができる。
1 6は燃料噴射弁、 1 7は点火栓、 1 8は吸気弁 2のパルプリ フ ト量及び作用角、 並びに開閉タイ ミ ングシフ ト量を検出するための 開弁特性センサ、 1 9は機関回転数を検出するための機関回転数セ ンサである。 2 0は内燃機関の周囲の大気の圧力を検出するための 大気圧センサ、 2 1 は内燃機関冷却水の温度を検出するための冷却 水温センサ、 2 2は内燃機関の周囲の大気の温度を検出するための 大気温センサである。 2 3はスロ ッ トル弁 1 2の開度を検出するた めのスロ ッ トル開度センサ、 2 4はエアフローメータ、 2 5はスロ ッ トル弁 1 2よ り も下流側の吸気管内の圧力を検出するための吸気 管内圧力センサである。 2 6はアクセルペダル 2 7に接続された負 荷センサであり、 アクセルペダル 2 7の踏込み量 （以下、 「ァクセ ル踏込み量」 と称す） に比例した出力を発生する。 2 8は E C U ( 電子制御装置） であり、 図 1に示されているように上述の各センサ の出力はここへ入力される。
本実施形態において、 燃料噴射弁 1 6は E C U 2 8に接続されて おり、 E C U 2 8からの信号によって噴射される燃料量や噴射時期 を制御することができる。 同様に、 点火栓 1 7も E C U 2 8に接続 されており、 E C U 2 8からの信号によつて点火時期を制御するこ とができる。 また、 スロ ッ トル弁 1 2の開度はアクセル踏込み量と は無関係に変更することができ、 スロ ッ トル開度を調整することで スロッ トル弁下流側の吸気管内の圧力を制御することができる。 図 2は、 パルプリ フ ト量変更装置 1 4が作動されるのに伴って吸 気弁 2のバルブリ フ ト量が変化する様子を示した図である。 図 2に 示すように、 パルプリ フ ト量変更装置 1 4によつて吸気弁 2のパル ブリ フ ト量が連続的に変更せしめられる。 また、 上述したように本 実施形態においては、 パルプリ フ ト量の変化に伴って、 吸気弁 2の 開弁期間に対応する作用角についても変化する。 詳細には、 吸気弁 2のパルブリ フ ト量が増加せしめられるのに伴って、 吸気弁 2の作 用角が増加せしめられる （実線→破線→一点鎖線） 。 したがって、 本実施形態において、 パルプリ フ ト量変更装置 1 4はリ フ ト量制御 手段と作用角制御手段の雨方を構成する。 また、 本実施形態では、 パルプリ フ ト量変更装置 1 4が作動され るのに伴って、 吸気弁 2のパルプリ フ ト量がピーク となるタイ ミ ン グも変更せしめられる。 よ り詳細には、 図 2に示されているように 、 吸気弁 2のパルプリ フ ト量が増加せしめられるのに伴って、 吸気 弁 2のパルブリ フ ト量がピーク となるタイ ミ ングが遅角せしめられ る。
図 3は、 開閉タイ ミングシフ ト装置 1 5が作動されるのに伴って 吸気弁 2 の開閉タイ ミ ングがシフ トする様子を示した図である。 図 3に示すように、 開閉タイ ミ ングシフ ト装置 1 5によって吸気弁 2 の開閉タイ ミ ングが連続的に変更せしめられる。 この時、 吸気弁 2 の作用角は変更されない。
本実施形態では、 各気筒の燃焼室 6内に吸入される空気量を、 吸 気弁 2 の開弁特性 （リ フ ト量、 作用角、 パルプタイ ミ ング） とス ロ ッ トル弁 1 2の開度 （よ り詳細には、 スロ ッ トル弁下流側の吸気管 内圧力） とを協調制御することによって制御することができる。 つ まり、 内燃機関の吸気量を、 吸気弁 2の開弁特性とス ロ ッ トル弁 1 2の開度とを協調制御することによつて制御することができる。 ま た、 他の実施形態では、 これらに加え、 アイ ドルス ピードコント口 ールバルブ （図示なし） の開度を制御することによって吸気量を制 御するようにしてもよい。
ところで、 近年、 内燃機関の吸気系を流体力学等に基づいてモデ ル化し、 そのモデルを用いて算出した制御パラメータに基づいて内 燃機関の制御を行うことが検討されている。 すなわち、 例えば、 内 燃機関の吸気系について、 ス ロ ッ トルモデル、 吸気管モデル、 吸気 弁モデル等を構築して吸気系を通過する空気について表したモデル 式を求め、 これら各モデル式を用いることによ り各種の制御に必要 なパラメータを算出して、 これらに基づいて内燃機関の制御を行う ようにする。
そして、 本実施形態においても、 図 1に示したような構成におい て、 その吸気系がス ロ ッ トルモデル、 吸気管モデル、 吸気弁モデル の各モデルにモデル化され、 以下で説明するような各モデル式が具 備されている。 以下、 上記の各モデル及びそのモデル式について説 明する。
まずスロッ トノレモデルについて説明する。 スロ ッ ト/レモデノレはス 口ッ トル弁をモデル化したものであり、 これによるとスロッ トル弁 通過空気流量 m t ( g / s ) が下記式 （ 1 ) によって表される。 こ こで、 P a c ( k P a ) はス ロ ッ トル弁 1 2の上流側の吸気管内圧 力 （以下、 「上流側吸気管内圧力」 と称す） であり、 少なく ともェ ァク リーナ 1 1の圧力損失を考慮して求められた値である。 また、 T a ( K ) は大気温度、 P m ( k P a ) はス ロ ッ トル弁より下流側 の吸気管内圧力 （以下、 「下流側吸気管内圧力」 と称す） 、 Rは気 体定数である。 更に、 はス ロ ッ トル弁における流量係数で、 ス ロ ッ トル開度 0 t の関数であり、 図 4に示したようなマップから定ま る。 また、 A t ( m 2 ) はスロッ トル弁の開口断面積 （以下、 「ス 口 ッ トル開口面積」 と称す） を示し、 スロ ッ トル開度 0 t の関数で ある。 なお、 これら流量係数 μ及びス ロ ッ トル開口面積 A t をまと め i μ · A t をス ロ ッ トル開度 0 tだけを変数とする関数 F ( Θ t ) とすると、 式 （ 1 ) は式 （ 2 ) のように書き換えることができる 。 そしてこの関数 F ( Θ t ) の値を実験またはシミュレーショ ン等 によって求めて 0 t を引数とするマップを事前に作成しておけば、 そのマップに基づいてス ロ ッ トル開度 0 t 力 ら F ( Θ t ) の値を求 めることができる。 Pac , Pm、
mt = /ί · At Φ ( 1 )
VR-Ta Pac
Pac ( Pm
mt = F(9t)- •Φ ( 2 )
VR-Ta Pac
Φ ( P m/ P a c ) は下記式 （ 3 ) に示した関数であり、 この式 ( 3 ) における / は比熱比 （ K = C p (等圧比熱） /C v (等容比 熱） であり、 一定値とする） である。 この関数 Φ ( P m/ P a c ) は図 5に示したようなグラフに表すことができるので、 このような グラフをマップと して E C U 2 8に保存し、 実際には式 ( 3 ) を用 いて計算するのではなくマップから Φ (P mZP a c ) の値を求め るよ うにしてもよい。
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0002
これらスロ ッ トルモデルのモデル式である式 ( 1 ) から式 ( 3 ) は、 スロ ッ トル弁 1 2上流の気体の圧力を上流側吸気管内圧力 P a c、 スロ ッ トル弁 1 2上流の気体の温度を大気温度 T a、 スロ ッ ト ル弁 1 2を通過する気体の圧力を下流側吸気管内圧力 P mとして、 図 6に示したようなスロ ッ トル弁 1 2のモデルに対して、 質量保存 則、 エネルギ保存則及び運動量保存則を適用し、 更に気体の状態方 程式、 比熱比の定義式、 及びマイヤーの関係式を利用することによ つて得られる。
なお、 ここでスロ ッ トル弁 1 2上流の気体の圧力と して大気圧 P aではなく、 上記上流側吸気管内圧力 P a c を用いたのは、 実際の ス ロ ッ トル弁 1 2上流側の圧力は、 機関吸気系におけるス ロ ッ トノレ 弁上流側の圧力損失があるために、 通常、 機関運転中においては大 気圧 P a より低い圧力となっているからである。 そして特に図 1 に 示した構成においては、 機関吸気系の最上流部にエアク リーナ 1 1 が設けられているので、 よ り正確にス口 ッ トル弁通過空気流量 m t を算出するためには、 少なく ともエアク リーナ 1 1の圧力損失を考 慮して求めた上記上流側吸気管内圧力 P a cを用いることがより好 ましいと考えられる。
ところで、 上記上流側吸気管内圧力 P a cは、 ス ロ ッ トル弁 1 2 の直上流に圧力センサを設けて検出するよ うにしてもよいが、 圧力 センサを使用しないで算出することも可能である。 すなわち、 大気 圧 P a と上流側吸気管内圧力 P a c との差は、 ベルヌーィの定理に より、 下記式 （ 4 ) のように表すことができる。
Ga2
Pa— Pac =— ν2 =k ( 4 )
P ここで、 pは大気密度であり、 Vはエアク リーナ 1 1 を通過する 空気の流速であり、 G aはエアク リーナ 1 1 を通過する空気の流量 であり、 kは V と G aの比例係数である。 標準大気密度 ρ θ と、 標 準大気密度 p 0を現在の大気密度 pへ変換するための圧力補正係数 e k p a及び温度補正係数 e k t h a とを使用すれば、 式 （ 4 ) は 下記式 （ 5 ) のよ うに書き換えることができる。 更に、 式 （ 5 ) は 、 流量 G aだけを変数とする関数 f (G a ) を使用して下記式 （ 6 ) のように書き換えることができる。 そして、 この関数 f (G a ) の値を実験またはシミユレーショ ン等によつて求めて G aを引数と するマップを事前に作成しておけば、 そのマップに基づいて流量 G から f ( G a ) の値を求めることができる。 k
Pa-Pac = ■Ga2 ( 5 )
p 0 ekpa · ektha
f(Ga)
Pa-Pac ( 6 )
ekpa · ektha 式 （ 6 ) は、 上記上流側吸気管内圧力 P a c を表す下記式 （ 7 ) のように変形することができる。 式 （ 7 ) において、 流量 G aは、 エアク リーナ 1 1の下流側のエアフローメータ 2 4により検出する ことができる。 そして、 その流量 G a を用いて上述した f (G a ) のマップから f (G a ) の値を求めることができる。 また、 圧力補 正係数 e k p aは、 検出される大気圧 P aによ り設定可能であり、 温度補正係数 e k t h aは、 検出される大気温度 T aにより設定可 能である。 f (Ga)
Pac = Pa ( 7 )
ekpa · ektha また、 式 （ 7 ) において、 エアク リーナ 1 1 を通過する空気の流 量 G aは、 ス ロ ッ トル弁通過空気流量 m t と考えることができ、 式 ( 7 ) は下記式 （ 8 ) のように変形することができる。 f (mt)
Pac = Pa—- ( 8 )
ekpa · ektha 更に、 上記流量 G aは機関回転数 N E及び後述する筒内空気充填 率 K 1 に比例することから、 j を比例係数とすると上記式 （ 7 ) は 下記式 （ 9 ) のように変形することもできる。 Pad - ( 9 ) ekpa · ektha 次に吸気管モデルについて説明する。 吸気管モデルは、 スロ ッ ト ル弁 1 2から吸気弁 2までの吸気管 8等の部分 （以下、 「吸気管部 分」 と称す） 8 をモデル化したものであり、 これによると下流側 吸気管内圧力 P m ( k P a ) 及び下流側吸気管内温度 Tm (K) に ついて下記式 （ 1 0 ) 及び式 （ 1 1 ) のよ うなモデル式が得られる 。 ここで、 m c ( g Z s ) は筒内吸入空気流量であり、 Vm (m3 ) は上記吸気管部分 8 の容積に等しい定数である。 d Pmヽ R
•、mt— mc) ( 1 0 )
dt 、 ノ Vm
dPm R , + τ τ 、
=κ (.mt-Ta-mc-Tm ( 1 1 ) dt Vm ここで、 吸気管モデルについて図 7を参照して説明する。 吸気管 部分 8 の総気体量を Mとすると、 総気体量 Mの時間的変化は、 吸 気管部分 8 に流入する気体の流量、 すなわちスロ ッ トル弁通過空 気流量 m t と、 吸気管部分 8 から流出する気体の流量、 すなわち 筒内吸入空気流量 m c との差に等しいため、 質量保存則により下記 式 （ 1 2 ) が得られ、 この式 （ 1 2 ) 及び気体の状態方程式 （P m - Vm = M · R · Tm) よ り、 式 （ 1 0 ) が得られる。
— = mt - mc ··· ( 1 2 )
dt また、 吸気管部分 8 'の気体のエネルギ M · C V · T mの時間的 変化量は、 吸気管部分 8 'に流入する気体のエネルギと吸気管部分 8 一から流出する気体のエネルギとの差に等しい。 このため、 吸気 管部分 8 "に流入する気体の温度を大気温度 T a、 吸気管部分 8 ' から流出する気体の温度を下流側吸気管内温度 Tmとすると、 エネ ルギ保存則によ り下記式 （ 1 3 ) が得られ、 この式 （ 1 3 ) 及び上 記気体の状態方程式よ り、 式 （ 1 1 ) が得られる。 d(M-CvTm)
= Cp · mt · Ta - Cp · mc · Tm ( 1 3 ) dt 最後に吸気弁モデルについて説明する。 吸気弁モデルは吸気弁を モデル化したものであり、 これによると筒内吸入空気流量 m cが下 記式 （ 1 4 ) のようなモデル式で表される。 式 （ 1 4 ) における A 、 Bは、 少なく とも機関回転数 N Eに基づいて定められる適合パラ メータであり、 予めマップを作成しておき、 必要に応じてマップを 検索して求めるようにする。 なお、 本実施形態においては、 上述し たように吸気弁 2に対してパルプリ フ ト量変更装置 1 4及び開閉タ イ ミ ングシフ ト装置 1 5が設けられており、 吸気弁 2のバルブリ フ ト量及び開閉タイ ミ ング等の開弁特性を変更できるので、 上記適合 パラメータ A、 Bは、 吸気弁 2の開弁特性の設定状態にも基づいて 定められる。
mc = A-Pm-B … ( 1 4 )
上述した吸気弁モデルについて図 8を参照して説明する。 一般に 、 吸気弁 2が閉じた時に燃焼室 6内に充填されている空気の量であ る筒内充填空気量 M cは、 吸気弁 2が閉弁する時 （吸気弁閉弁時） に確定し、 吸気弁閉弁時の燃焼室 6内の圧力に比例する。 また、 吸 気弁閉弁時の燃焼室 6内の圧力は吸気弁上流の気体の圧力、 すなわ ち下流側吸気管内圧力 P mと等しいとみなすことができる。 したが つて、 筒内充填空気量 M cは、 下流側吸気管内圧力 P mに比例する と近似することができる。
ここで、 単位時間当たりに吸気管部分 8 から流出する全空気の 量を平均化したもの、 または単位時間当たりに吸気管部分 8 'から 全ての燃焼室 6に吸入される空気の量を一つの気筒の吸気行程に亘 つて平均化したものを筒内吸入空気流量 m c (以下で詳述する） と すると、 筒内充填空気量 M cが下流側吸気管内圧力 P mに比例する ことから、 筒内吸入空気流量 m c も下流側吸気管内圧力 P mに比例 すると考えられる。 このことから、 理論及び経験則に基づいて、 上 記式 （ 1 4 ) が得られる。 なお、 式 （ 1 4 ) における適合パラメ一 タ Aは比例係数であり、 適合パラメータ Bは排気弁閉弁時において 燃焼室 6内に残存している既燃ガス量に関連する値である。
なお、 適合パラメータ A、 Bについて、 機関回転数等が同じであ つても下流側吸気管内圧力 P mが大きい場合と小さい場合とでそれ ぞれ異なる二つの値 （例えば、 A l、 6 1及び 2、 B 2 ) をとる ようにすることによって、 すなわち、 筒内吸入空気流量 m cを二つ の上記式 （ 1 4 ) のような式 （つまり、 下流側吸気管内圧力 P mの 一次式） で示すようにすることによって、 筒内吸入空気流量 m c を より正確に求めることが可能な場合があることがわかっている。 こ れは、 特に吸気弁 2 と排気弁 4 とが共に開いている期間 （すなわち 、 バルブオーバーラップ） がある場合等において既燃ガスが吸気ポ ー ト 3に逆流することに関連するものと考えられる。 すなわち、 パ ルブォ一パーラップがある場合において、 下流側吸気管内圧力 P m が所定圧力以上である時には、 下流側吸気管内圧力 P mが高いほど 既燃ガスの逆流が顕著に減少するために、 上記所定圧力以下である 時に比較して、 Aの値は大きく されると共に Bの値は小さく される ここで、 筒内吸入空気流量 m c について、 図 9を参照して内燃機 関が 4気筒である場合について説明する。 なお、 図 9は横軸がクラ ンクシャフ トの回転角度、 縦軸が単位時間当たりに吸気管部分 8 " から燃焼室 6に実際に流入する空気の量である。 図 9に示したよう に、 4気筒の内燃機関では、 吸気弁 2が例えば 1番気筒、 3番気筒 、 4番気筒、 2番気筒の順に開弁し、 各気筒に対応する吸気弁 2の 開弁量に応じて吸気管部分 8 'から各気筒の燃焼室 6内へ空気が流 入する。 吸気管部分 8 から各気筒の燃焼室 6内に流入する空気の 流量の変位は図 9に破線で示した通りであり、 これらを総合した吸 気管部分 8 'から全気筒の燃焼室 6に流入する空気の流量は図 9に 実線で示した通りである。 また、 例えば 1番気筒への筒内充填空気 量 M cは図 9に斜線で示した部分に相当する。
これに対して、 実線で示した吸気管部分 8 一から全ての気筒の燃 焼室 6に流入する空気の量を平均化したものが筒内吸入空気流量 m cであり、 図中に一点鎖線で示されている。 そして、 この一点鎖線 で示した筒内吸入空気流量 m cに、 4気筒の場合にはクランクシャ フ トが 1 8 0 ° (すなわち、 4ス ト ローク式内燃機関において 1サ イタル中にクランクシャフ トが回転する角度 7 2 0 ° を気筒数で割 つた角度） 回転するのにかかる時間 Δ Τ18。。 を乗算したものが筒 内充填空気量 M c となる。 したがって、 吸気弁モデル M 2 3で算出 された筒内吸入空気流量 m cに Δ T180。 を乗算することで、 筒内 充填空気量 M c を算出することができる （M c =m c · Δ Τ180。
) 。 更に、 この筒内充填空気量 M c を、 1気圧、 2 5 °Cの状態にお いて一気筒当たりの排気量に相当する容積を占める空気の質量で除 算することによって筒内空気充填率 K 1 を算出することができる。 このよ う に筒内充填空気量 M c、 筒内吸入空気流量 m c、 筒内空気 充填率 K 1 は互いに比例関係にあり、 何れか一つの値を求めれば他 の値を求めることができる。 すなわち、 これらの値は相互に換算す ることが可能である。
なお、 本明細書において、 内燃機関の吸気量とは、 内燃機関の （ 稼動中の） 全気筒の燃焼室内に吸入される空気の量のことであり、 これは上記の筒内充填空気量 M c、 筒内吸入空気流量 m c、 筒内空 気充填率 K 1 の何れを用いても表現するこ とができる。
ところで、 本実施形態においては、 上述したように、 バルブリ フ ト量変更装置 1 4や開閉タイ ミ ングシフ ト装置 1 5によって吸気弁 2の開弁特性 （リ フ ト量、 作用角、 バルブタイ ミ ング） を制御する ことができ、 ス ロ ッ トル弁 1 2によつて下流側吸気管内圧力を制御 することができる。 そして、 この開弁特性とス ロ ッ トル弁 1 2の開 度 （より詳細には、 ス ロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力） とを協調 制御することによって吸気量が制御される。 すなわち、 ス ロ ッ トル 弁と、 開弁特性制御手段であるパルプリ フ ト量変更装置 1 4及び開 閉タイ ミングシフ ト装置 1 5 とが協働して吸気量を制御する。 そし て、 本実施形態ではこのような吸気量制御の際に、 上述した各モデ ル式を利用した制御がなされる。 以下ではその具体的な方法につい て図 1 0のフローチャートを参照しつつ説明する。
図 1 0は、 本実施形態における吸気量制御の制御ルーチンを示す フローチヤ一トである。 本制御ルーチンは E C U 2 8により予め定 めた時間、 すなわち制御周期 T s毎の割込みによって実施される。 本制御ルーチンがスター トすると、 まずステップ 1 0 1において 、 制御周期 T s に相当する時間経過後に実現すべき目標吸気量 m c t aが求められる。 なお、 上述したよ うに吸気量は、 上記の筒内充 填空気量 M c、 筒内吸入空気流量 m c、 筒内空気充填率 K 1 の何れ を用いても表現することができるが、 以下の説明では筒内吸入空気 流量 m cを用いて表現する。 したがって、 上記目標吸気量 m c t a は、 よ り詳細には、 制御周期 T s に相当する時間経過後に実現すベ き筒内吸入空気流量 m cのことである。
この目標吸気量 m c t aは、 内燃機関の運転状態、 よ り詳細には 機関回転数 N E及びアクセル踏込み量 Lに要求トルク T Q r を対応 させたマップと、 要求トルク T Q r に目標吸気量 m c t aを対応さ せたマップとを事前に作成しておき、 これらのマツプに基づいて求 めるようにしてもよいが、 本実施形態においては以下のようにして 求められる。
すなわち、 本実施形態においては、 機関回転数 N Eとアクセル踏 込み量 L とから、 開弁特性が予め定めた基準状態に設定されている と した場合のスロッ トル開度 （すなわち、 基準目標ス ロ ッ トル開度 ) e t bを求めるマップが事前に作成され、 E CU 2 8に記憶され ている。 ここで上記基準状態は、 例えば、 バルブリ フ ト量変更装置 1 4や開閉タイ ミングシフ ト装置 1 5を有していない通常エンジン における標準的なパルブリ フ ト量及び作用角、 並びに開閉タイ ミ ン グとされ得る。
そして、 まず上記基準目標ス ロ ッ トル開度 e t bを求めるマップ に基づいて、 機関回転数 N E とァクセル踏込み量 L とから基準目標 スロ ッ トル開度 0 t bが求められる。 そして、 この基準目標ス ロ ッ トル開度 Θ t bによ り、 上述したスロ ッ トルモデルのモデル式 （式
( 2 ) ) が定められる （下記式 （ 1 5 ) ) 。
Pac Pra
mtb = F(0tb)- ·Φ ( 1 5 )
VR-Ta Pac 一方、 開弁特性が予め定めた基準状態に設定されているとすると 、 機関回転数 N E等から上述した吸気弁モデルのモデル式 （式 （ 1 4 ) ) の適合パラメータ A、 Bが定められ、 そのモデル式が定めら れる。 適合パラメータ A、 Bが A b、 B bに定められたとすると下 記式 （ 1 6 ) のようになる。 mcb = Ab-Pm-Bb … ( 1 6 ) そして吸気量が目標吸気量になる状態は、 すなわち収束状態であ り、 その時スロ ッ トル弁通過空気流量 m t と筒内吸入空気流量 m c は等しくなる。 したがって、 上記のように定められたスロ ッ トルモ デルのモデル式 （式 （ 1 5 ) ) から得られるスロ ッ トル弁通過空気 流量 m t b と、 上記のように定められた吸気弁モデルのモデル式 （ 式 （ 1 6 ) ) から得られる筒内吸入空気流量 m c b とが、 同一の下 流側吸気管内圧力 P mに対して等しくなる時の上記筒内吸入空気流 量 m c bを求めれば、 それが目標吸気量 m c t a ということになる そして、 以上のよ うにして上記目標吸気量 m c t a を求めること は、 図 1 1に例示したように、 上記のように定められたスロ ッ トル モデルのモデル式 （式 （ 1 5 ) ) によって表される曲線 m t b と上 記のように定められた吸気弁モデルのモデル式 (式 ( 1 6 ) ) によ つて表される直線 m c b との交点 E P bを求め、 その縦軸の座標を 求めることと同義である。 ここで、 上記交点 E P bを求める場合、 曲線 m t bを表す式 （式 （ 1 5 ) ) をそのまま用いて上記交点 E P bを求めよう とすると計算が非常に複雑になる。 そこで、 計算を簡 単にするために、 上記曲線 m t bを表す式 （式 （ 1 5 ) ) を複数の 下流側吸気管内圧力 P mの一次式で近似するようにしてもよい。 す なわち、 上記曲線 m t bを複数の直線で近似するようにする。 具体 的には、 例えば下流側吸気管内圧力 P mの一定間隔毎に上記曲線 m t bを表す式 （式 （ 1 5 ) ) に基づいてス ロ ッ トル弁通過空気流量 m t bを算出して下流側吸気管内圧力 P mの一定間隔毎の上記曲線 m t b上の点を求め、 これらの隣り合う 2点を結ぶ各直線を上記曲 線 m t bの近似直線として求めるようにする。 そして、 これらの各 近似直線を表す一次式が上記曲線 m t bを表す式 （式 （ 1 5 ) ) の 近似一次式となる。
ところで、 上記曲線 m t bを表す式の一次式への近似は、 上記交 点 E P bを容易に求めるためであるので、 ここで必要となるのは上 記交点 E P bの近傍における近似一次式である。 したがって、 この 近似一次式のみを求めるよ うにしてもよい。 この場合、 下流側吸気 管内圧力 P mの一定間隔毎に上記直線 m c bを表す式 （式 （ 1 6 ) ) に基づいて筒内吸入空気流量 m c bも求めておき、 ス ロ ッ トル弁 通過空気流量 m t b と筒内吸入空気流量 m c b との大きさが逆転す るところを求めることで上記交点 E P bの位置が特定できる。
すなわち、 上記交点 E P b近傍 （すなわち、 ス ロ ッ トル弁通過空 気流量 m t b と筒内吸入空気流量 m c b との大きさが逆転する部分 ) における近似一次式は、 例えば曲線 m t b上の 2点であってス ロ ッ トル弁通過空気流量 m t b と筒内吸入空気流量 m c b との大きさ が逆転する前後の 2点を結んだ直線を表す一次式とされる。
なお、 以上の説明から理解されると思われるが、 上記基準状態を パルプリ フ ト量変更装置 1 4や開閉タイ ミ ングシフ ト装置 1 5を有 していない通常エンジンにおける標準的なパルブリ フ ト量及び作用 角、 開閉タイ ミ ングとして上記の方法によ り 目標吸気量 m e t a を 求めると、 通常エンジンの場合において運転者があるァクセル踏込 み量 L cで意図する吸気量と同じ吸気量を、 本実施形態における同 じアクセル踏込み量 L cに対する 目標吸気量 m c t a として求める ことができる。
ステップ 1 0 1で目標吸気量 m c t aが求められると、 続くステ ップ 1 0 3において、 吸気弁 2の目標開弁特性 C v t a、 すなわち 、 目標リ フ ト量 L t t a及び目標作用角 S a t a、 並びに目標開閉 タイ ミ ングシフ ト量 （すなわち、 基準となる開閉タイ ミ ングからの 遅角または進角量であって開閉タイ ミ ングシフ ト装置による変位角 ) V t t aが決定される。 なお、 上述の説明から明らかなように、 本実施形態においてはリ フ ト量 L t と作用角 S aには一定の関係が あり、 作用角 S aが決まればリ フ ト量 L t も決まるので、 目標リ フ ト量 L t t a及び目標作用角 S a t aを決定する場合、 実際には目 標作用角 S a t aがマップを用いて決定される。
よ り詳細には、 ステップ 1 0 3においては、 上記目標作用角 S a t a及び目標開閉タイ ミングシフ ト量 V t t aが、 機関回転数 N E 、 目標吸気量 m e t a等に対して、 燃費、 ェミ ッショ ン、 トルク変 動等の条件が複合的に最適となる作用角 S a及び開閉タイ ミ ングシ フ ト量 V t が得られるように作成されたマップに基づいて決定され る。 このよ うなマップは事前に実験等によって求められ、 E CU 2
8に記憶させておく。
ステップ 1 0 3において目標開弁特性 C V t aが決定されると、 続くステップ 1 0 5において、 目標吸気管内圧力 P m t aが求めら れる。 この目標吸気管内圧力 P m t aは吸気弁 2の開弁特性 C vが 上記目標開弁特性 C v t aに設定されている場合に上記目標吸気量 m c t aを実現するスロッ トル弁下流側の吸気管内圧力 P mである そして、 本実施形態において、 この目標吸気管内圧力 P m t aは 、 上述した吸気弁モデルのモデル式 (式 ( 1 4 ) ) を用いて以下の ように求められる。 すなわち、 まず開弁特性 C Vが上記目標開弁特 性 C v t aに設定されていると して、 機関回転数 N E等から上述し た吸気弁モデルのモデル式 （式 （ 1 4 ) ) の適合パラメータ A、 B を定め、 そのモデル式を定める。 つまり、 適合パラメータ A、 Bが A f 、 ： B f に定められたとすると下記式 （ 1 7 ) のよ うになる。 mcf = Af -Pra-Bf … ( 1 7 ) そして、 上記目標吸気管内圧力 P m t aは、 この式 （ 1 7 ) にお いて目標吸気量 m c t a を実現する下流側吸気管内圧力 P mである ので、 式 （ 1 7 ) に基づいて下記式 （ 1 8 ) のように表すことがで さる。 … （ 1 8 )
Figure imgf000028_0001
上記開弁特性 C Vが上記目標開弁特性 C V t aに設定されている 場合の吸気弁モデルのモデル式 （式 （ 1 7 ) ) で表される直線 m c f と上記目標吸気管内圧力 P m t a とを図示すると、 例えば図 1 2 のようになる。
ステップ 1 0 5において目標吸気管内圧力 P m t aが求められる と、 続くステップ 1 0 7において、 目標スロ ッ トル開度 0 t t aが 求められる。 この目標スロ ッ トル開度 Θ t t aは下流側吸気管内圧 力 P mを上記目標吸気管内圧力 P m t a とするスロ ッ トル開度 0 t である。 本実施形態において、 この目標スロ ッ トル開度 0 t t aは 、 上述したスロ ッ トルモデルのモデル式 (式 （ 2 ) ) を用いて以下 のよ うにして求められる。
すなわち、 スロ ッ トル開度 0 t を目標スロ ッ トル開度 0 t t a と した場合には、 下流側吸気管内圧力 P mが上記目標吸気管内圧力 P m t aに収束すると共に、 ス ロ ッ トル弁通過空気流量 m t が目標吸 気量 m c t aに収束するはずであるので、 下記式 （ 1 9 ) が成立す る。
mcta = F( Θ tta)- , =·Φ ( 1 9 )
VR-Ta Pac , そして、 式 （ 1 9 ) は、 下記式 （ 2 0 ) のように変形することが できる。
Figure imgf000029_0001
そしてここで、 式 （ 2 0 ) の左辺はス ロ ッ トル開度 0 t のみの関 数であるので、 式 （ 2 0 ) の右辺の値を計算することで、 式 （ 2 0 ) に基づいて目標ス ロ ッ トル開度 0 t t a を求めることができる。 すなわち、 例えば、 上述したス ロ ッ トル開度 0 tから F ( θ t ) の 値を求めるマップを逆に用いることで、 算出された式 （ 2 0 ) の右 辺の値を用いて目標ス ロ ッ トル開度 0 t t a を求めることができる なお、 上記式 （ 2 0 ) は、 上記式 （ 8 ) 及び式 （ 1 8 ) を用いる と、 下記式 （ 2 1 ) のように書き換えることができる。
( 2 1 )
Figure imgf000029_0002
また、 上記のよ うにして求められた目標ス ロ ッ トル開度 0 a を上記式 （ 2 ) に代入すると下記式 （ 2 2 ) が得られる。 そしてこ の式 （ 2 2 ) で表されるス ロ ッ トル通過空気流量 m t f の曲線を図 示すると図 1 3のように点 E P f ( P m t a , m e t a ) を通る曲 線となる。
Figure imgf000030_0001
ステップ 1 0 7において目標スロ ッ トル開度 0 t t aが求められ ると、 続くステップ 1 0 9において、 吸気弁 2の開弁特性 C Vが上 記目標開弁特性 C V t aになるようにパルプリ フ ト量変更装置 1 4 及び開閉タイ ミングシフ ト装置 1 5が制御されると共に、 ス ロ ッ ト ル開度 0 t が上記目標ス ロ ッ トル開度 Θ t t aになるようにス ロ ッ トル弁 1 2が制御される。 これによつて、 吸気量が目標吸気量 m c t aになるよ うに制御される。 そしてステップ 1 0 9を終了すると ステップ 1 0 1に戻り同様の制御が繰り返される。
なお、 本実施形態では、 パルプリ フ ト量変更装置 1 4及び開閉タ イ ミ ングシフ ト装置 1 5によって吸気弁 2の開弁特性のみが変更さ れ、 排気弁 4の開弁特性は変更されていないが、 他の実施形態では 、 排気弁用のパルブリ フ ト量変更装置及び開閉タイ ミ ングシフ ト装 置を設けることによつて排気弁 4の開弁特性を変更できるよ うにし てもよい。
また、 以上では、 スロ ッ トル弁 1 2 と、 パルブリ フ ト量変更装置 1 4及び開閉タイ ミ ングシフ ト装置 1 5 という可変動弁機構との協 調制御によって吸気量を制御する場合を例にとって説明したが、 本 発明はこれに限定されるものではなく、 ス ロ ッ トル弁と、 可変動弁 機構以外の吸気量可変手段、 例えば気筒数可変機構や排気量可変機 構等とが協働して吸気量を制御する場合にも適用可能である。 すな わち、 これらの吸気量可変手段についてその設定状態に対応 記吸気弁モデルのモデル式の適合パラメータ A、 Bを適切に定めて おけば、 上述した可変動弁機構の場合と同様にして、 目標吸気量や 目標スロ ッ トル開度を求めることができる。
なお、 本発明について特定の実施形態に基づいて詳述しているが 、 当業者であれば本発明の請求の範囲及び思想から逸脱することな く、 様々な変更、 修正等が可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ス ロ ッ トル弁と、 該ス ロ ッ トル弁と協働する吸気量可変手段 とを備えた内燃機関において吸気量を制御する装置であって、 機関吸気系をモデル化して該機関吸気系を通過する空気について 表したモデル式を備えていて、 更に、
アクセル開度と機関回転数とに基づいて目標吸気量を求める手段 と、
少なく とも上記目標吸気量に基づいて上記吸気量可変手段につい ての目標設定状態を決定する手段と、
上記目標吸気量と、 上記目標設定状態とから、 上記モデル式に基 づいて上記目標吸気量を実現するス ロ ッ トル開度である 目標ス ロ ッ トル開度を求める手段とを有する、 内燃機関の吸気量制御装置。
2 . 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記手段は、 上記目標吸気量と 、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記吸気量可変手段が上記目標 設定状態に設定されている場合に上記目標吸気量を実現するス口 ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である 目標吸気管内圧力を求める手段 と、 上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内圧力とに基づいて、 上記 目標ス ロ ッ トル開度を求める手段とを有している、 請求項 1 に記载 の内燃機関の吸気量制御装置。
3 . 上記モデル式として、 スロッ トル弁下流側の吸気管内圧力と ス ロ ッ トル弁通過空気流量との関係を表す第 1 の式であってス ロ ッ トル開度に応じて定まる第 1の式と、
スロッ トル弁下流側の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係 を表す第 2の式であって少なく とも上記吸気量可変手段の設定状態 と機関回転数とに応じて定まる第 2の式と、 を有している、 請求項 1 に記載の内燃機関の吸気量制御装置。
4 . 目標吸気量を求める上記手段は、 上記アクセル開度と上記機 関回転数とに基づいて上記吸気量可変手段が予め定めた基準状態に 設定されていると した場合における目標ス ロ ッ トル開度である基準 目標ス ロ ッ トル開度を求める手段を有していて、 該手段によって求 められた基準目標ス ロ ッ トル開度によって定められた上記第 1 の式 に基づいて求められるス ロ ッ トル弁通過空気流量と、 上記吸気量可 変手段が上記基準状態に設定されていると して少なく とも機関回転 数によって定められた上記第 2の式に基づいて求められる筒内吸入 空気流量とが同一のス ロ ッ トル弁下流側吸気管内圧力に対して等し くなる時の上記筒内吸入空気流量を求め、 該筒内吸入空気流量を目 標吸気量とする、 もしくは該筒内吸入空気流量を換算した値を目標 吸気量とする、 請求項 3に記載の内燃機関の吸気量制御装置。
5 . 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記手段は、 上記目標吸気量と 、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記吸気量可変手段が上記目標 設定状態に設定されている場合に上記目標吸気量を実現するス口ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である目標吸気管内圧力を求める手段 を有していて、 該手段は、 上記吸気量可変手段が上記目標設定状態 に設定されていると して少なく とも機関回転数によって定められた 上記第 2の式に筒内吸入空気流量で表された上記目標吸気量を代入 することによって上記目標吸気管内圧力を求める、 請求項 3に記載 の内燃機関の吸気量制御装置。
6 . 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記手段は、 上記目標吸気量と 、 上記目標吸気管内圧力とに基づいて上記目標ス ロ ッ トル開度を求 める手段を更に有していて、 該手段は、 筒内吸入空気流量で表され た上記目標吸気量と、 '上記目標吸気管内圧力とを用いて、 上記第 1 の式に基づいて上記目標ス ロ ッ トル開度を求める、 請求項 5に記载 の内燃機関の吸気量制御装置。
7 . 上記吸気量可変手段は、 吸気弁及び排気弁の少なく とも一方 の開弁特性を制御する開弁特性制御手段である、 請求項 1に記載の 内燃機関の吸気量制御装置。
8 . ス ロ ッ トル弁と、 該ス 口 ッ トル弁と協働する吸気量可変手段 とを備えた内燃機関において吸気量を制御する方法であって、 アクセル開度と機関回転数とに基づいて目標吸気量を求める段階 と、
少なく とも上記目標吸気量に基づいて上記吸気量可変手段につい ての目標設定状態を決定する段階と、
上記目標吸気量と、 上記目標設定状態とから、 機関吸気系をモデ ル化して該機関吸気系を通過する空気について表したモデル式に基 づいて上記目標吸気量を実現するス ロ ッ トル開度である 目標ス ロ ッ トル開度を求める段階とを有する、 内燃機関の吸気量制御方法。
9 . 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記段階は、 上記目標吸気量と 、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記吸気量可変手段が上記目標 設定状態に設定されている場合に上記目標吸気量を実現するス ロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である 目標吸気管内圧力を求める段階 と、 上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内圧力とに基づいて、 上記 目標ス ロ ッ トル開度を求める段階とを有している、 請求項 8に記載 の内燃機関の吸気量制御方法。
1 0 . 上記モデル式として、 ス ロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力 とス ロ ッ トル弁通過空気流量との関係を表す第 1 の式であってス ロ ッ トル開度に応じて定まる第 1の式と、
ス ロ ッ トル弁下流側の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係 を表す第 2の式であって少なく とも上記吸気量可変手段の設定状態 と機関回転数とに応じて定まる第 2 の式と、 が少なく とも用いられ る、 請求項 8に記載の内燃機関の吸気量制御方法。
1 1 . 目標吸気量を求める上記段階は、 上記アクセル開度と上記 機関回転数とに基づいて上記吸気量可変手段が予め定めた基準状態 に設定されていると した場合における目標ス口 ッ トル開度である基 準目標ス ロ ッ トル開度を求める段階を有していて、
目標吸気量を求める上記段階においては、 上記基準目標スロ ッ ト ル開度によって定められた上記第 1の式に基づいて求められるスロ ッ トル弁通過空気流量と、 上記吸気量可変手段が上記基準状態に設 定されていると して少なく とも機関回転数によって定められた上記 第 2の式に基づいて求められる筒内吸入空気流量とが同一のスロ ッ, トル弁下流側吸気管内圧力に対して等しくなる時の上記筒内吸入空 気流量が求められ、 該筒内吸入空気流量が目標吸気量とされる、 も しく は該筒内吸入空気流量を換算した値が目標吸気量とされる、 請 求項 1 0に記載の内燃機関の吸気量制御方法。
1 2 . 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記段階は、 上記目標吸気量 と、 上記目標設定状態とに基づいて、 上記吸気量可変手段が上記目 標設定状態に設定されている場合に上記目標吸気量を実現するス口 ッ トル弁下流側の吸気管内圧力である目標吸気管内圧力を求める段 階を有していて、 該段階においては、 上記吸気量可変手段が上記目 標設定状態に設定されていると して少なく とも機関回転数によって 定められた上記第 2の式に筒内吸入空気流量で表された上記目標吸 気量を代入することによって上記目標吸気管内圧力が求められる、 請求項 1 0に記載の内燃機関の吸気量制御方法。
1 3 . 目標ス ロ ッ トル開度を求める上記段階は、 上記目標吸気量 と、 上記目標吸気管内圧力とに基づいて上記目標ス ロ ッ トル開度を 求める段階を更に有していて、 該段階においては、 筒内吸入空気流 量で表された上記目標吸気量と、 上記目標吸気管内圧力とを用いて 、 上記第 1の式に基づいて上記目標スロ ッ トル開度が求められる、 請求項 1 2に記載の内燃機関の吸気量制御方法。
1 4 . 上記吸気量可変手段は、 吸気弁及び排気弁の少なく とも一 方の開弁特性を制御する開弁特性制御手段である、 請求項 8に記載 の内燃機関の吸気量制御方法。
PCT/JP2004/011276 2003-08-26 2004-07-30 内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法 WO2005019625A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04748255A EP1662118B1 (en) 2003-08-26 2004-07-30 Device and method for controlling suction air amount in internal combustion engine
US10/568,947 US7373922B2 (en) 2003-08-26 2004-07-30 Intake air amount control apparatus and intake air amount control method of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-301459 2003-08-26
JP2003301459A JP4114574B2 (ja) 2003-08-26 2003-08-26 内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005019625A1 true WO2005019625A1 (ja) 2005-03-03

Family

ID=34213895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/011276 WO2005019625A1 (ja) 2003-08-26 2004-07-30 内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7373922B2 (ja)
EP (1) EP1662118B1 (ja)
JP (1) JP4114574B2 (ja)
KR (1) KR100849049B1 (ja)
CN (1) CN100439677C (ja)
WO (1) WO2005019625A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4257375B2 (ja) * 2007-01-16 2009-04-22 本田技研工業株式会社 内燃機関の吸気制御装置
JP4321656B2 (ja) 2007-04-27 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置
US7681442B2 (en) * 2007-06-22 2010-03-23 Denso Corporation Throttle upstream pressure estimating apparatus and cylinder charged air quantity calculating apparatus for internal combustion engine
JP4827867B2 (ja) * 2008-02-26 2011-11-30 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP4834752B2 (ja) 2009-04-22 2011-12-14 本田技研工業株式会社 内燃機関の吸気制御装置
JP5273480B2 (ja) * 2009-11-04 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸入空気量制御装置
JP5277349B2 (ja) * 2010-04-23 2013-08-28 本田技研工業株式会社 内燃機関の吸気パラメータ算出装置および吸気パラメータ算出方法
CN103354865B (zh) * 2011-02-01 2015-06-17 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
JP5862161B2 (ja) * 2011-09-27 2016-02-16 スズキ株式会社 内燃機関
US9528445B2 (en) * 2015-02-04 2016-12-27 General Electric Company System and method for model based and map based throttle position derivation and monitoring
DE102016200723A1 (de) * 2016-01-20 2017-07-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Drosselklappensteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Position einer Drosselklappe in einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors
FR3057302A1 (fr) * 2016-10-10 2018-04-13 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de pilotage d'une vanne papillon d'un moteur a combustion interne a levee de soupapes variable
FR3063110A1 (fr) * 2017-02-21 2018-08-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de coordination du pilotage d'une pression d'admission d'un moteur a combustion interne a levee de soupapes variable
JP7004161B2 (ja) * 2018-03-16 2022-01-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR101865693B1 (ko) * 2018-04-26 2018-06-08 현대오트론 주식회사 연속 가변 밸브 리프트 시스템의 압력 제어 장치 및 방법
IT201800009528A1 (it) * 2018-10-17 2020-04-17 Fpt Ind Spa Dispositivo di controllo di una valvola a farfalla di un motore a combustione interna e motore a combustione interna comprendente detto dispositivo
WO2020132921A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 潍柴动力股份有限公司 一种发动机节气门控制方法及系统
IT201900006862A1 (it) 2019-05-15 2020-11-15 Marelli Europe Spa Metodo per stimare e controllare il rendimento di aspirazione di un motore a combustione interna
CN113417750B (zh) * 2021-07-26 2023-08-18 东风汽车有限公司东风日产乘用车公司 发动机进气流量的获取方法、存储介质及电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001040642A1 (en) 1999-12-03 2001-06-07 Nissan Motor Co., Ltd. Intake-air quantity control apparatus for internal combustion engines
EP1229233A2 (en) 2001-02-05 2002-08-07 Nissan Motor Company, Limited Apparatus and method for engine cylinder intake air quantity calculation
JP2002303177A (ja) * 2001-04-04 2002-10-18 Denso Corp 内燃機関の電子スロットル制御装置
JP2002309993A (ja) 2001-04-13 2002-10-23 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP2002332872A (ja) * 2001-05-01 2002-11-22 Denso Corp 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3805840B2 (ja) * 1996-09-25 2006-08-09 富士重工業株式会社 エンジンの制御装置
JP3248439B2 (ja) * 1996-12-13 2002-01-21 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射型内燃機関の制御装置
JP3726489B2 (ja) * 1998-04-27 2005-12-14 日産自動車株式会社 エンジンの吸気制御装置
JP4075233B2 (ja) 1999-07-29 2008-04-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸入空気量予測装置
JP3965908B2 (ja) 2000-12-12 2007-08-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸入空気量演算装置
CN2462370Y (zh) * 2001-01-18 2001-11-28 应城市神风发动机有限责任公司 一种数字模块控制汽油发动机工况的装置
JP4415506B2 (ja) 2001-04-13 2010-02-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の大気圧学習装置
JP3975065B2 (ja) * 2001-08-31 2007-09-12 本田技研工業株式会社 小型車両におけるエンジンの吸気量制御装置
WO2003033897A1 (fr) * 2001-10-15 2003-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif d'estimation du volume d'air aspire destine a un moteur a combustion interne
JP2005016316A (ja) * 2003-06-23 2005-01-20 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP4207718B2 (ja) * 2003-08-26 2009-01-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4380509B2 (ja) * 2004-11-26 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001040642A1 (en) 1999-12-03 2001-06-07 Nissan Motor Co., Ltd. Intake-air quantity control apparatus for internal combustion engines
EP1229233A2 (en) 2001-02-05 2002-08-07 Nissan Motor Company, Limited Apparatus and method for engine cylinder intake air quantity calculation
JP2002303177A (ja) * 2001-04-04 2002-10-18 Denso Corp 内燃機関の電子スロットル制御装置
JP2002309993A (ja) 2001-04-13 2002-10-23 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP2002332872A (ja) * 2001-05-01 2002-11-22 Denso Corp 内燃機関の制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1662118A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
US7373922B2 (en) 2008-05-20
EP1662118A1 (en) 2006-05-31
CN1842644A (zh) 2006-10-04
JP4114574B2 (ja) 2008-07-09
CN100439677C (zh) 2008-12-03
US20060276954A1 (en) 2006-12-07
EP1662118B1 (en) 2011-06-08
JP2005069141A (ja) 2005-03-17
KR100849049B1 (ko) 2008-07-30
KR20060058122A (ko) 2006-05-29
EP1662118A4 (en) 2009-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4683573B2 (ja) 内燃機関を運転するための方法
WO2005019625A1 (ja) 内燃機関の吸気量制御装置及び吸気量制御方法
JP4464924B2 (ja) エンジンの制御装置および制御方法
JP4207718B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2004143994A (ja) 内燃機関の吸気量推定装置
JP2020002818A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2007040266A (ja) 内燃機関の吸入空気量推定装置
JP2018178928A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2004197616A (ja) 内燃機関の排気ガス再循環ガス量算出装置
JP3985746B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2006112321A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2006194142A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4086647B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4424257B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4661325B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4032957B2 (ja) 吸気管内圧力算出装置及び吸気管内温度算出装置
JP4241560B2 (ja) 内燃機関の吸入空気量推定装置
JP2006063802A (ja) 内燃機関の空気量推定装置
JP3897690B2 (ja) 制御弁通過ガス流量算出装置
JP4429355B2 (ja) 再循環排気ガス流量算出装置
JP2005083345A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4172359B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009085227A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2006077620A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2004197617A (ja) スロットル弁通過空気流量算出装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200480024515.X

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006276954

Country of ref document: US

Ref document number: 10568947

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004748255

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020067003781

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020067003781

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004748255

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10568947

Country of ref document: US