JP5169854B2 - Intake air amount estimation device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の吸入空気量推定装置に関する。 The present invention relates to an intake air amount estimation device for an internal combustion engine.
空燃比制御を実施するために、気筒内へ供給された吸入空気量を把握することが必要となる。エアフローメータは応答遅れを有するために、機関過渡時において正確な吸入空気量を検出することができず、機関過渡時においても正確な吸入空気量を把握するために、各時刻の吸気管圧力を算出して、算出された各時刻の吸気管圧力に基づき各時刻の吸入空気量を推定することが提案されている。 In order to perform the air-fuel ratio control, it is necessary to grasp the amount of intake air supplied into the cylinder. Since the air flow meter has a response delay, it cannot detect the correct intake air amount during engine transients, and the intake pipe pressure at each time must be set to grasp the correct intake air amount during engine transients. It has been proposed to calculate and estimate the intake air amount at each time based on the calculated intake pipe pressure at each time.
吸気管圧力の算出及び吸入空気量の推定に使用するモデル式は、推定対象の吸気系に完全に適合させることが好ましいが、そのためには非常に莫大な工数が必要となるために、予め設定されているモデル式から推定対象の吸気系に近いものを選択して使用することがある。それにより、当然のことながら、算出された吸気管圧力と実際の吸気管圧力との間には無視できないほどの誤差が発生し、この誤差を小さくするために、誤差関数等を設定し、算出された吸気管圧力を設定された誤差関数等により補正することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 The model formula used for calculating the intake pipe pressure and estimating the intake air amount is preferably completely adapted to the intake system to be estimated, but this requires a huge amount of man-hours, so it is set in advance. A model that is close to the intake system to be estimated may be selected from the model equations that are used. As a matter of course, an error that cannot be ignored occurs between the calculated intake pipe pressure and the actual intake pipe pressure. To reduce this error, an error function is set and calculated. It has been proposed to correct the intake pipe pressure that has been set by a set error function or the like (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、誤差関数等により補正された比較的正確な吸気管圧力に基づき吸入空気量が推定されても、吸入空気量の推定に使用するモデル式も推定対象の吸気系に完全に適合するものではないために、実際の吸入空気量との間に無視できないほどの誤差が発生する。この誤差を小さくするために、誤差関数等により補正された吸気管圧力は、さらに補正しなければならず、比較的正確な吸入空気量が算出されるまでに、吸気管圧力を算出するモデル式により発生する誤差を吸収する誤差関数と、吸入空気量を推定するモデル式により発生する誤差を吸収する補正量とを別に設定することとなり、多大な工数が必要となる。 However, even if the intake air amount is estimated based on a relatively accurate intake pipe pressure corrected by an error function or the like, the model equation used for estimating the intake air amount is not completely compatible with the intake system to be estimated. Therefore, an error that cannot be ignored occurs between the actual intake air amount. In order to reduce this error, the intake pipe pressure corrected by an error function or the like must be further corrected, and a model equation for calculating the intake pipe pressure before a relatively accurate intake air amount is calculated. Therefore, an error function for absorbing the error generated by the above and a correction amount for absorbing the error generated by the model equation for estimating the intake air amount are set separately, which requires a great amount of man-hours.
従って、本発明の目的は、算出された吸気管圧力に基づき吸入空気量を推定する吸入空気量推定装置において、それほど多大な工数を必要とすることなく、比較的正確な吸入空気量の推定を可能とすることである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a relatively accurate estimation of the intake air amount without requiring a great deal of man-hours in an intake air amount estimation device that estimates the intake air amount based on the calculated intake pipe pressure. It is possible.
本発明による請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置は、スロットル弁下流側の吸気管圧力を算出する吸気管圧力算出手段と、前記吸気管圧力算出手段により算出された吸気管圧力に基づき吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段とを具備し、前記吸気管圧力算出手段により算出された吸気管圧力は、実際の吸気管圧力との誤差を吸収する補正関数や誤差関数により補正されることなく、その後に、前記誤差と前記吸入空気量算出手段により吸入空気量を算出する際の誤差とを同時に吸収する第一補正値として補正されることを特徴とする。
An intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to
また、本発明による請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置は、請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記吸気管圧力算出手段により算出された吸気管圧力は、前記第一補正値とは別に、実際の吸気管圧力との誤差を吸収するように第二補正値として補正されることを特徴とする。
An intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to
本発明による請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置によれば、スロットル弁下流側の吸気管圧力を算出する吸気管圧力算出手段と、吸気管圧力算出手段により算出された吸気管圧力に基づき吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段とを具備し、吸気管圧力算出手段により算出された吸気管圧力は、実際の吸気管圧力との誤差を吸収する補正関数や誤差関数により補正されることなく、その後に、この誤差と吸入空気量算出手段により吸入空気量を算出する際の誤差とを同時に吸収する第一補正値として補正されるために、現在の吸気管圧力算出手段により算出された吸気管圧力を第一補正値とする補正は、現在の吸気管圧力算出手段により発生する誤差及び現在の吸入空気量算出手段により発生する誤差を同時に吸収するものとされ、それほど多大な工数を必要とすることなく、比較的正確な吸入空気量の推定が可能となる。
According to the intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to
また、本発明による請求項2に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置によれば、請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、吸気管圧力算出手段により算出された吸気管圧力は、第一補正値とは別に、実際の吸気管圧力との誤差を吸収するように第二補正値として補正されるようになっており、必要ならば比較的正確な吸気管圧力も得ることができる。
According to the intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to
図1は、本発明による吸気量推定装置が取り付けられる内燃機関を示す概略図である。同図において、1は機関本体であり、2は各気筒共通のサージタンクである。3はサージタンク2と各気筒とを連通する吸気枝管であり、4はサージタンク2の上流側の吸気通路である。各吸気枝管3には燃料噴射弁5が配置され、吸気通路4におけるサージタンク2の直上流側にはスロットル弁6が配置されている。スロットル弁6は、アクセルペダルに連動するものではなく、ステップモータ等の駆動装置によって自由に開度設定可能なものである。7は吸気通路4のスロットル弁6より上流側の吸気流量を検出するエアフローメータである。機関本体1において、8は吸気弁であり、9は排気弁であり、10はピストンである。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal combustion engine to which an intake air amount estimation device according to the present invention is attached. In the figure, 1 is an engine body, and 2 is a surge tank common to each cylinder. An intake branch pipe 3 communicates the
内燃機関1における燃焼空燃比を、例えば、理論空燃比等の所望空燃比にするためには、機関過渡時を含めて気筒内へ流入した吸入空気量を正確に推定することが必要とされる。エアフローメータ7は、機関定常時においては、比較的正確に吸入空気量を測定することができる。しかしながら、機関過渡時においては、急激に変化する吸入空気量に対してエアフローメータ7の出力が直ぐに応答せず、正確な吸入空気量の測定は不可能である。
In order to set the combustion air-fuel ratio in the
本吸入空気量推定装置は、機関過渡時においても、正確な吸入空気量を把握することを可能とするために、機関吸気系をモデル化して吸入空気量を推定するようになっている。 This intake air amount estimation device estimates the intake air amount by modeling the engine intake system in order to make it possible to accurately grasp the intake air amount even during engine transition.
先ず、スロットル弁6をモデル化することにより、吸気がスロットル弁6を通過する際のエネルギ保存則、運動量保存則、及び、状態方程式を使用して、今回のスロットル弁通過空気量mt(i)(g/sec)が、次式(1)によって表される。以下の式を含めて、スロットル弁通過空気量等の変数の添え字(i)は今回を示し、(i−1)は前回を示している。
ここで、μ(i)はスロットル弁の流量係数であり、A(i)はスロットル弁6の開口面積(m3)である。もちろん、機関吸気系にアイドルスピードコントロールバルブ(ISC弁)が設けられている時には、A(i)には、ISC弁の開口面積が加えられる。流量係数及びスロットル弁の開口面積は、それぞれがスロットル弁開度TA(i)(度)の関数となっており、図2及び3には、それぞれのスロットル弁開度TAに対するマップが図示されている。Rは気体定数であり、Taはスロットル弁上流側の吸気温度(K)であり、Paはスロットル弁上流側の吸気通路圧力(kPa)であり、Pm(i)はスロットル弁下流側の吸気管圧力(kPa)である。また、関数Φ(Pm(i)/Pa)は、比熱比κを使用して次式(2)によって表されるものであり、図4にはPm/Paに対するマップが図示されている。
次いで、吸気弁をモデル化する。気筒内へ供給される吸入空気量mc(i)(g/sec)は、吸気管圧力Pm(i)に基づきほぼ線形に変化するものであるために、次式(3)によって表すことができる。
ここで、Tm(i)はスロットル弁下流側の吸気温度(K)であり、a及びbは経験則から得られた定数である。但し、bは気筒内の残留既燃ガス量に相当する値であり、バルブオーバーラップがある場合には、吸気管へ既燃ガスが逆流するために、bの値は無視できないほど増加する。それにより、バルブオーバーラップの有無と、機関回転数NEとに基づき、正確な吸入空気量mcが算出されるように、a及びbの値をマップ化することが好ましい。また、バルブオーバーラップがある場合において、吸気管圧力Pmが所定圧力以上である時には、吸気管圧力が高いほど既燃ガスの逆流が顕著に減少するために、所定値以下である時に比較して、aの値を大きくしbの値を小さくすることが好ましい。 Here, Tm (i) is the intake air temperature (K) downstream of the throttle valve, and a and b are constants obtained from empirical rules. However, b is a value corresponding to the amount of residual burned gas in the cylinder, and when there is a valve overlap, burned gas flows backward to the intake pipe, so the value of b increases to a degree that cannot be ignored. Accordingly, it is preferable to map the values of a and b so that an accurate intake air amount mc is calculated based on the presence or absence of valve overlap and the engine speed NE. In addition, when there is a valve overlap, when the intake pipe pressure Pm is equal to or higher than a predetermined pressure, the higher the intake pipe pressure, the more significantly the backflow of burned gas decreases. It is preferable to increase the value of a and decrease the value of b.
ところで、機関定常時においては、この時のスロットル弁通過空気量mtTAと吸入空気量とが一致するために、式(1)において、吸気管圧力をこの機関定常時の吸気管圧力PmTAとしたスロットル弁通過空気量mtTAは、吸入空気量(a・PmTA−b)と等しく、それにより、式(1)は、次式(4)と書き換えることもできる。
ここで、機関定常時の吸気管圧力PmTAは、現在を定常時とした時の今回のスロットル弁開度TA(i)、機関回転数NE(i)、及び、バルブオーバーラップの大きさVT(i)に基づいて予めマップ化しておくことができる。 Here, the intake pipe pressure PmTA when the engine is stationary is the throttle valve opening TA (i) , the engine speed NE (i) , and the valve overlap size VT ( Based on i) , it can be mapped in advance.
次いで、吸気管をモデル化する。吸気管内に存在する吸気の質量保存則、エネルギ保存則、及び、状態方程式を使用して、吸気管圧力Pmとスロットル弁下流側の吸気温度Tmとの比における時間変化率は次式(5)によって表され、また、吸気管圧力Pmの時間変化率は次式(6)によって表される。ここで、Vは吸気管の容積(m3)であり、具体的には、サージタンク2と吸気枝管3との合計容積である。
式(5)及び式(6)は離散化され、それぞれ、次式(7)及び(8)が得られ、式(8)によって今回の吸気管圧力Pm(i)が得られれば、式(7)によって今回の吸気管内の吸気温度Tm(i)を得ることができる。式(7)及び(8)において、離散時間Δtは、現在の吸入空気量mc(i)を算出するためのフローチャート(図5)の実行間隔とされ、例えば8msである。
こうして各モデル式が設定されれば、機関始動完了した時に、式(8)を使用して吸気管圧力Pm(i)が算出される。式(8)は、前回の吸気管圧力Pm(i-1)と、前回のスロットル弁通過空気量mt(i-1)と、前回の吸入空気量mc(i-1)と、前回の吸気管内の吸気温度Tm(i-1)とに基づき、今回の吸気管圧力Pm(i)を算出するようになっている。これらの初期値として、Pm(i-1)には大気圧Paが、Tm(i-1)にはスロットル弁上流側の吸気温度Taがそれぞれ実測されて使用され、mt(i-1)には、これらのPm(i-1)及びTm(i-1)を使用して式(1)又は(4)から算出された値が使用され、また、mc(i-1)には、これらのPm(i-1)及びTm(i-1)を使用して式(3)により算出された値が使用される。 If each model formula is set in this way, the intake pipe pressure Pm (i) is calculated using the formula (8) when the engine start is completed. Equation (8) is the previous intake pipe pressure Pm (i-1) , the previous throttle valve passing air amount mt (i-1) , the previous intake air amount mc (i-1), and the previous intake air pressure. The current intake pipe pressure Pm (i) is calculated based on the intake air temperature Tm (i-1) in the pipe. As these initial values, the Pm (i-1) the atmospheric pressure Pa is, the intake air temperature Ta of the throttle valve upstream side is used is measured each of the Tm (i-1), the mt (i-1) Is the value calculated from Equation (1) or (4) using these Pm (i-1) and Tm (i-1) , and mc (i-1) The value calculated by the equation (3) using Pm (i-1) and Tm (i-1) is used.
次いで、こうして算出された今回の吸気管圧力Pm(i)に基づき、式(7)を使用して今回の吸気管内の吸気温度Tm(i)が算出される。次いで、式(1)又は(4)を使用して今回のスロットル弁通過空気量mt(i)が算出される。この式(1)又は(4)を使用するスロットル弁通過空気量mt(i)の算出において、現在のスロットル弁開度TAは、スロットル弁の駆動装置(ステップモータ)の応答遅れが考慮される。 Next, based on the current intake pipe pressure Pm (i) thus calculated, the intake air temperature Tm (i) in the current intake pipe is calculated using Equation (7). Next, the current throttle valve passing air amount mt (i) is calculated using the equation (1) or (4). In calculating the throttle valve passing air amount mt (i) using this equation (1) or (4), the current throttle valve opening TA takes into account the response delay of the throttle valve drive device (step motor). .
次いで、式(3)を使用して今回の吸入空気量mc(i)が算出される。その後は、今回の吸気管圧力Pm(i)は前回の吸気管圧力Pm(i-1)とされ、今回の吸気管内の吸気温度Tm(i)は前回の吸気管内の吸気温度Tm(i-1)とされ、今回のスロットル弁通過空気量mt(i)は前回のスロットル弁通過空気量mt(i-1)とされ、今回の吸入空気量mc(i)は前回の吸入空気量mc(i-1)とされる。こうして、吸入空気量mcは、機関始動完了と同時に逐次算出される吸気管圧力Pmに基づき、逐次推定されることとなる。 Next, the current intake air amount mc (i) is calculated using Equation (3). Thereafter, the current intake pipe pressure Pm (i) is set to the previous intake pipe pressure Pm (i-1), and the intake temperature Tm (i) in the current intake pipe is changed to the previous intake temperature Tm (i- 1) , the current throttle valve passage air amount mt (i) is the previous throttle valve passage air amount mt (i-1), and the current intake air amount mc (i) is the previous intake air amount mc ( i-1) . Thus, the intake air amount mc is sequentially estimated based on the intake pipe pressure Pm that is sequentially calculated simultaneously with the completion of the engine start.
前述の各モデル式は、吸入空気量mcを推定する内燃機関に完全に適合するように設定されることが好ましいが、そのためには、例えば、スロットル弁のモデル式(1)における流量係数μ、スロットル弁のモデル式(4)における機関定常時の吸気管圧力PmTA、及び、吸気弁のモデル式(3)における定数a及びbを推定対象の内燃機関に完全に適合させるための莫大な試験工数が必要となるために、既に設定されているモデル式から推定対象の内燃機関に近いものを選択して使用することが考えられる。 Each of the above model equations is preferably set so as to be completely adapted to the internal combustion engine for estimating the intake air amount mc. For this purpose, for example, the flow coefficient μ in the model equation (1) of the throttle valve, An enormous number of test steps for perfectly matching the intake pipe pressure PmTA at the time of engine steady state in the throttle valve model equation (4) and the constants a and b in the intake valve model equation (3) to the internal combustion engine to be estimated Therefore, it is conceivable to select and use one that is close to the estimation target internal combustion engine from the already set model equations.
しかしながら、このようなスロットル弁、吸気管、及び吸気弁の各モデル式を使用して算出される各時刻の吸気管圧力Pm(i)は、当然のことながら各時刻の実際の吸気管圧力との間に無視できないほどの誤差が発生するために、各時刻の吸気管圧力Pm(i)は、算出される際の誤差を吸収するように誤差関数等によって補正されなければならない。 However, the intake pipe pressure Pm (i) at each time calculated using the model equations of the throttle valve, the intake pipe, and the intake valve is naturally the actual intake pipe pressure at each time. Therefore, an intake pipe pressure Pm (i) at each time must be corrected by an error function or the like so as to absorb the error at the time of calculation.
しかしながら、こうして誤差関数等により補正された比較的正確な吸気管圧力Pm(i)に基づき吸入空気量mc(i)が推定されても、吸入空気量の推定に使用する吸気弁のモデル式も推定対象の内燃機関に完全に適合するものではないために、推定に際して実際の吸入空気量との間に無視できないほどの誤差が発生する。従って、誤差関数等により補正された各時刻の吸気管圧力Pm(i)は、さらに、吸入空気量の推定に際して発生する誤差を吸収するための補正量ΔPm(i)により補正されることが必要となり、比較的正確な吸入空気量の推定が可能となるまでには、吸気管圧力を算出する際の誤差を吸収するための誤差関数と、吸入空気量を推定する際の誤差を吸収する補正量ΔPm(i)との両方を設定しなければならず、多大な工数が必要となる。 However, even if the intake air amount mc (i) is estimated based on the relatively accurate intake pipe pressure Pm (i) corrected by the error function or the like in this way, the model equation of the intake valve used for estimating the intake air amount is also Since it is not completely compatible with the internal combustion engine to be estimated, an error that cannot be ignored occurs between the actual intake air amount and the estimation. Therefore, the intake pipe pressure Pm (i) at each time corrected by an error function or the like needs to be further corrected by a correction amount ΔPm (i) for absorbing an error generated when estimating the intake air amount. Therefore, until a relatively accurate estimation of the intake air amount is possible, an error function for absorbing the error in calculating the intake pipe pressure and a correction for absorbing the error in estimating the intake air amount Both the quantity ΔPm (i) must be set, and a great number of man-hours are required.
このような多大な工数を必要とすることなく比較的正確な吸入空気量の推定を可能とするために、本発明による内燃機関の吸入空気量推定装置は、図5に示すブロック図のように吸入空気量mcを推定するようになっている。すなわち、現在の吸気管モデルMP(式(8))により算出された今回の吸気管圧力Pm(i)は、今回の実際の吸気管圧力との誤差を吸収するように補正されることなく、現在の吸気弁モデルMV(式(3))により比較的正確な吸入空気量が算出されるように補正量ΔPm(i)を使用して第一補正値として補正されるために、第一補正値は、現在の吸気管モデル(現在のスロットル弁モデルに基づき吸気管圧力を算出する)により発生する誤差及び現在の吸入弁モデルにより発生する誤差を同時に吸収するものとされ、それほど多大な工数を必要とすることなく、現在の吸気弁モデルMVにより比較的正確な吸入空気量の推定が可能となる。 In order to enable a relatively accurate estimation of the intake air amount without requiring such a large number of man-hours, the intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to the present invention is as shown in the block diagram of FIG. The intake air amount mc is estimated. That is, the current intake pipe pressure Pm (i) calculated by the current intake pipe model MP (equation (8)) is not corrected so as to absorb an error from the actual intake pipe pressure. Since the correction amount ΔPm (i) is used as the first correction value so that a relatively accurate intake air amount is calculated by the current intake valve model MV (equation (3)), the first correction is performed. The value absorbs the error generated by the current intake pipe model (calculates the intake pipe pressure based on the current throttle valve model) and the error generated by the current intake valve model at the same time. Without any need, the current intake valve model MV enables a relatively accurate estimation of the intake air amount.
それにより、各時刻の第一補正値は、各時刻の実際の吸気管圧力とは異なる値であり、もし、各時刻の比較的正確な吸気管圧力が必要ならば、図5に示すように、現在の吸気管モデルMP(式(8))により算出された今回の吸気管圧力Pm(i)は、第一補正値とは別に、誤差関数f(Pm(i))により第二補正値Pm(i)’として補正されるようにしても良い。 As a result, the first correction value at each time is different from the actual intake pipe pressure at each time. If a relatively accurate intake pipe pressure at each time is required, as shown in FIG. In addition to the first correction value, the current intake pipe pressure Pm (i) calculated by the current intake pipe model MP (equation (8)) is a second correction value by an error function f (Pm (i) ). It may be corrected as Pm (i) ′.
ここで、吸気管モデルMPにより算出された吸気管圧力Pm(i)を補正するための補正量ΔPm(i)(D1,・・・,Dn)は、現在のスロットル弁開口面積A(i)に基づき算出された吸気管圧力Pm(i)の値に対して、運転状態(機関回転数、点火時期、及び、バルブオーバーラップ量)毎(n通りの組み合わせ)に設定されており、例えば、現在のスロットル弁開口面積A(i)の時の複数(例えば、D1,D11,D21,・・,Dn)の運転状態において測定されたそれぞれの吸入空気量とほぼ等しい吸入空気量mc(i)が吸気弁モデルMVにより推定されるように各運転状態の吸気管圧力PM(i)(D1,D11,D21,・・,Dn)を逆算し、こうして逆算された吸気管圧力PM(i)(D1,D11,D21,・・,Dn)と各運転状態において吸気管モデルMPにより算出された吸気管圧力Pm(i)(D1,D11,D21,・・,Dn)との差を各運転状態における補正量ΔPm(i)(D1,D11,D21,・・,Dn)とする。 Here, the correction amount ΔPm (i) (D1,..., Dn) for correcting the intake pipe pressure Pm (i) calculated by the intake pipe model MP is the current throttle valve opening area A (i). Is set for each operating state (engine speed, ignition timing, and valve overlap amount) (n combinations) with respect to the value of the intake pipe pressure Pm (i) calculated based on a plurality of time of the current throttle valve opening area a (i) (e.g., D1, D11, D21, ·· , Dn) approximately equal amount of intake air mc with respective intake air amount measured in the operating state of the (i) There intake pipe pressure PM of the operating conditions, as estimated by the intake valve model MV (i) (D1, D11 , D21, ··, Dn) was calculated back, thus back-calculated intake pipe pressure PM (i) ( D1, D11, D21,..., Dn) and the intake pipe pressure Pm (i) calculated by the intake pipe model MP in each operating state ( The difference from D1, D11, D21,..., Dn) is the correction amount ΔPm (i) (D1, D11, D21,..., Dn) in each operating state.
第1機関回転数、第1点火時期、及び、第1バルブオーバーラップの組み合わせの第1運転状態D1と、第11機関回転数、第11点火時期、及び、第11バルブオーバーラップの組み合わせの第11運転状態D11との間の運転状態に対する吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)は、第1運転状態D11の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D1)と、第11運転状態D11の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D11)とに基づき、例えば、機関回転数、点火時期、バルブオーバーラップのそれぞれに対する線形又は非線形補完により推定することができる。同様に、第11運転状態D11と、第21運転状態D21との間の運転状態に対する吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)は、第11運転状態D11の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D11)と、第21運転状態D21の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D21)とに基づき推定することができる。こうして、全ての運転状態の補正量ΔPm(i)(D1,・・・,Dn)が設定され、また、同様に、スロットル弁開口面積毎の吸気管圧力Pmに対して、全ての運転状態の補正量ΔPmが設定される。 The first operating state D1 of the combination of the first engine speed, the first ignition timing, and the first valve overlap, and the first operation state of the combination of the eleventh engine speed, the eleventh ignition timing, and the eleventh valve overlap. 11 correction amount .DELTA.Pm of the intake pipe pressure Pm for the operating state between the operating state D11 (i) (i), the correction amount of the intake pipe pressure Pm when the first operating condition D11 (i) ΔPm (i) ( D1) and the correction amount ΔPm (i) (D11) of the intake pipe pressure Pm (i) at the time of the eleventh operating state D11, for example, linear with respect to each of the engine speed, ignition timing, and valve overlap, It can be estimated by nonlinear interpolation. Similarly, the correction amount ΔPm (i) of the intake pipe pressure Pm (i) for the operation state between the eleventh operation state D11 and the twenty-first operation state D21 is the intake pipe pressure Pm in the eleventh operation state D11. and (i) of the correction amount .DELTA.Pm (i) (D11), it may be estimated to based on the correction amount of the intake pipe pressure Pm when the first 21 operating condition D21 (i) ΔPm (i) (D21). Thus, the correction amounts ΔPm (i) (D1,..., Dn) for all operating states are set, and similarly, all the operating states are set for the intake pipe pressure Pm for each throttle valve opening area. A correction amount ΔPm is set.
また、吸気管モデルMPにより算出された吸気管圧力Pm(i)に対する補正量ΔPm(i)は、算出された吸気管圧力Pm(i)と、現在の機関回転数NE(i)と、現在の点火時期S(i)と、現在のバルブオーバーラップVT(i)との関数として、例えば、次式(9)のような統計モデルを設定して算出するようにしても良い。
ΔPm(i)=a0+a1・Pm(i)+a2・NE(i)+a3・S(i)+a4・VT(i)
+a5・Pm(i)・NE(i)+a6・NE(i)・S(i)
+a7・S(i)・VT(i)+・・・・・・
…(9)
ここで、a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7・・・は、前述同様な推定対象の内燃機関において吸気管圧力Pm(i)が算出される今回のスロットル弁の開口面積A(i)に対して複数の運転状態での吸入空気量を測定する試験により定められた係数である。
The correction amount ΔPm against calculated by the intake pipe model MP intake pipe pressure Pm (i) (i) has a calculated intake pipe pressure Pm (i), the current engine speed NE (i), the current As a function of the ignition timing S (i) and the current valve overlap VT (i) , for example, a statistical model such as the following equation (9) may be set and calculated.
ΔPm (i) = a0 + a1 · Pm (i) + a2 · NE (i) + a3 · S (i) + a4 · VT (i)
+ A5 ・ Pm (i)・ NE (i) + a6 ・ NE (i)・ S (i)
+ A7 ・ S (i)・ VT (i) + ・ ・ ・ ・ ・ ・
... (9)
Here, a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7... Are the opening area of the current throttle valve in which the intake pipe pressure Pm (i) is calculated in the same estimation target internal combustion engine as described above. A (i) is a coefficient determined by a test for measuring the amount of intake air in a plurality of operating states.
また、現在の吸気管モデルMP(式(8))により算出された今回の吸気管圧力Pm(i)を実際の吸気管圧力に近い第二補正値Pm(i)’とするために誤差関数f(Pm(i))は、算出された吸気管圧力Pm(i)と、現在の機関回転数NE(i)と、現在の点火時期S(i)と、現在のバルブオーバーラップVT(i)との関数として、例えば、次式(10)のような統計モデルを設定して算出することができる。
Pm(i)’=b0+b1・Pm(i)+b2・NE(i)+b3・S(i)+b4・VT(i)
+b5・Pm(i)・NE(i)+b6・NE(i)・S(i)
+b7・S(i)・VT(i)+・・・・
…(10)
ここで、b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7・・・は、推定対象の内燃機関において吸気管圧力Pm(i)が算出される今回のスロットル弁の開口面積A(i)に対して複数の運転状態での吸気管圧力を測定する試験により定められた係数である。
Further, an error function is used to set the current intake pipe pressure Pm (i) calculated by the current intake pipe model MP (Equation (8)) to a second correction value Pm (i) ′ close to the actual intake pipe pressure. f (Pm (i) ) is the calculated intake pipe pressure Pm (i) , the current engine speed NE (i) , the current ignition timing S (i), and the current valve overlap VT (i For example, a statistical model such as the following equation (10) can be set and calculated as a function with ) .
Pm (i) '= b0 + b1 · Pm (i) + b2 · NE (i) + b3 · S (i) + b4 · VT (i)
+ B5 ・ Pm (i)・ NE (i) + b6 ・ NE (i)・ S (i)
+ B7 · S (i) · VT (i) + · · · ·
(10)
Here, b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7... Are the throttle valve opening area A (i ) in which the intake pipe pressure Pm (i) is calculated in the internal combustion engine to be estimated. ) Is a coefficient determined by a test for measuring the intake pipe pressure in a plurality of operating states.
もちろん、現在の吸気管モデルMP(式(8))により算出された今回の吸気管圧力Pm(i)を実際の吸気管圧力に近い第二補正値Pm(i)’とするために、運転状態毎に設定された補正量ΔPm’を使用するようにしても良い。 Of course, in order to set the current intake pipe pressure Pm (i) calculated by the current intake pipe model MP (Equation (8)) as the second correction value Pm (i) ′ close to the actual intake pipe pressure, The correction amount ΔPm ′ set for each state may be used.
この補正量ΔPm(i)(D1,・・・,Dn)’は、現在のスロットル弁開口面積A(i)に基づき算出された吸気管圧力Pm(i)の値に対して、運転状態(機関回転数、点火時期、及び、バルブオーバーラップ量)毎(n通りの組み合わせ)に設定されており、例えば、現在のスロットル弁開口面積A(i)の時の複数(例えば、D1,D11,D21,・・,Dn)の運転状態において測定されたそれぞれの吸気管圧力PM(i)(D1,D11,D21,・・,Dn)’と各運転状態において吸気管モデルMPにより算出された吸気管圧力Pm(i)(D1,D11,D21,・・,Dn)との差を各運転状態における補正量ΔPm(i)(D1,D11,D21,・・,Dn)’とする。 This correction amount ΔPm (i) (D1,..., Dn) ′ is an operating state (with respect to the value of the intake pipe pressure Pm (i) calculated based on the current throttle valve opening area A (i). the engine speed, ignition timing, and are set in the valve overlap amount) for each (combination of n different), for example, a plurality of time of the current throttle valve opening area a (i) (e.g., D1, D11, Dn, each intake pipe pressure PM (i) (D1, D11, D21,..., Dn) 'measured in the operating state and the intake air calculated by the intake pipe model MP in each operating state A difference from the pipe pressure Pm (i) (D1, D11, D21,..., Dn) is set as a correction amount ΔPm (i) (D1, D11, D21,..., Dn) ′ in each operation state.
第1機関回転数、第1点火時期、及び、第1バルブオーバーラップの組み合わせの第1運転状態D1と、第11機関回転数、第11点火時期、及び、第11バルブオーバーラップの組み合わせの第11運転状態D11との間の運転状態に対する吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)’は、第1運転状態D11の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D1)’と、第11運転状態D11の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D11)’とに基づき、例えば、機関回転数、点火時期、バルブオーバーラップのそれぞれに対する線形又は非線形補完により推定することができる。同様に、第11運転状態D11と、第21運転状態D21との間の運転状態に対する吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)’は、第11運転状態D11の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D11)’と、第21運転状態D21の時の吸気管圧力Pm(i)の補正量ΔPm(i)(D21)’とに基づき推定することができる。こうして、全ての運転状態の補正量ΔPm(i)(D1,・・・,Dn)’が設定され、また、同様に、スロットル弁開口面積毎の吸気管圧力Pmに対して、全ての運転状態の補正量ΔPm’を設定することができる。 The first operating state D1 of the combination of the first engine speed, the first ignition timing, and the first valve overlap, and the first operation state of the combination of the eleventh engine speed, the eleventh ignition timing, and the eleventh valve overlap. 11 correction amount .DELTA.Pm of the intake pipe pressure Pm for the operating state between the operating state D11 (i) (i) ', the correction amount of the intake pipe pressure Pm when the first operating condition D11 (i) ΔPm (i) (D1) ′ and the correction amount ΔPm (i) (D11) ′ of the intake pipe pressure Pm (i) at the eleventh operating state D11, for example, each of the engine speed, ignition timing, and valve overlap Can be estimated by linear or non-linear interpolation. Similarly, the correction amount ΔPm (i) ′ of the intake pipe pressure Pm (i) for the operation state between the eleventh operation state D11 and the twenty-first operation state D21 is the intake pipe pressure in the eleventh operation state D11. Pm (i) of the correction amount ΔPm (i) (D11) be estimated to based on the 'a, the correction amount of the intake pipe pressure Pm when the first 21 operating condition D21 (i) ΔPm (i) (D21)' it can. In this way, correction amounts ΔPm (i) (D1,..., Dn) ′ for all operating states are set, and similarly, all operating states are set for the intake pipe pressure Pm for each throttle valve opening area. Correction amount ΔPm ′ can be set.
ところで、式(3)の吸気弁モデルに代えて、次式(11)に示す吸気弁モデルを使用して吸入空気量mc(i)を推定するようにしても良い。
筒内圧力Pc(i)は、次式(12)により算出される。
このような吸気弁モデルを使用して、例えば、1クランク角度毎(又は数クランク角度毎)のスロットル弁開度及び吸気弁リフト量に基づき1クランク角度毎(又は数クランク角度毎)の吸入空気量mc(i)(吸入空気流量)を推定して、吸気弁の開弁期間において積算することによって、吸気弁開弁中に気筒内へ吸入された正確な筒内吸入空気量Mcを推定することができる。 By using such an intake valve model, for example, intake air at every crank angle (or every several crank angles) based on the throttle valve opening and intake valve lift amount at every crank angle (or every several crank angles). By estimating the amount mc (i) (intake air flow rate) and accumulating it during the valve opening period of the intake valve, an accurate in-cylinder intake air amount Mc sucked into the cylinder during the intake valve opening is estimated. be able to.
このような吸気弁モデルにおいても、吸気弁の流量係数μ(i)’等を推定対象の内燃機関に完全に適合させるには莫大な時間が必要となるために、前述の本願発明の考え方を適用することが好ましい。 In such an intake valve model, too much time is required to completely adapt the flow coefficient μ (i) ′ and the like of the intake valve to the internal combustion engine to be estimated. It is preferable to apply.
1 機関本体
2 サージタンク
3 吸気枝管
4 吸気通路
6 スロットル弁
7 エアフローメータ
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