JP3551706B2

JP3551706B2 - Engine intake control device

Info

Publication number: JP3551706B2
Application number: JP15259297A
Authority: JP
Inventors: 岩野　　浩
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JPH10339205A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの吸気制御装置に関し、特に、吸気系開口面積から吸入空気量を高精度に推定できるようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのおける吸入空気量の推定を、スロットル弁の開度に基づいて行なうものがあり、また、スロットル弁をバイパスする通路に設けられる補助空気弁（アイドル制御弁）の開度も考慮して吸入空気量の推定を行なうようにしたものもある（特開平３−９５２号公報等参照）。
【０００３】
一方、近年ではエンジンの運転条件の変化に応じて、可能な限り良好な燃焼状態が得られるように、吸気の流動状態を可変に制御する手段を備えることも一般化している。例えば、吸・排気弁の開閉時期を可変に制御してバルブオーバーラップ等を変えて出力，燃費，排気エミッションの改善を図った可変バルブタイミング制御手段（以下ＶＴＣという）や、低速・低負荷時に燃焼室内のスワールを強化して燃料との混合性を改善して燃費，排気エミッションの改善を図ったスワール制御弁などの手段を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＶＴＣやスワール制御弁等の吸気の流動状態を可変に制御する手段を備えたエンジンにおいて、スロットル弁の開度やこれに補助空気弁の開度も考慮して吸入空気量を推定する方法を適用する場合、ＶＴＣやスワール制御弁の作動状態に応じて吸気の流動状態が変化することを考慮していないため、吸入空気量の精度を高精度に検出することができなかった。
【０００５】
例えば、ＶＴＣによるバルブオーバラップ量（以下Ｏ／Ｌ量という）を大きくするとシリンダ内の残留排気量が増大して新気割合が減少するため、スロットル弁の開度やこれに補助空気弁の開度を加えた開度が同一であっても、新気割合ηｎの低下により実際の吸入空気量Ｑａが減少する（図８参照）。また、スワール制御弁の開度を減少した場合もスワール制御弁の流通抵抗の増大によって同様に吸入空気量が減少することがあるため、前記スロットル弁等の開度で吸入空気量を精度よく推定することができない。
【０００６】
また、電子制御スロットル弁や補助空気弁を備えたエンジンでは、これらの弁開度を制御して目標吸入空気量を得る制御を行なっているが、前記ＶＴＣやスワール制御弁等を備えた場合、前記同様の理由で目標吸入空気量に応じたスロットル弁の開度がＶＴＣやスワール制御弁の作動状態に応じて異なることとなるが、従来これに対処できていなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１に係る発明は図１に示すように、
吸気系の開口面積を制御又は調整して吸入空気量を制御又は調整する空気量計量弁と、
該空気量計量弁を開閉駆動する手段と、吸気の流動状態を可変とするように制御される流動状態制御手段を備えたエンジンの吸気制御装置において、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記目標吸入空気量に基づいて、前記流動状態制御手段の基準制御状態に応じた吸気系の基準開口面積を演算する基準開口面積演算手段と、
前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸気系開口面積に対する流動状態補正係数を演算する流動状態補正係数演算手段と、
前記基準開口面積を前記流動状態補正係数により補正して吸気系の目標開口面積を演算する目標開口面積演算手段と、
実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
前記吸気系の目標開口面積に基づいて、前記空気量計量弁の開度を制御する空気量計量弁制御手段と、
からなることを特徴とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は図１に示すように、
吸気系の開口面積を制御又は調整して吸入空気量を制御又は調整する空気量計量弁と、該空気量計量弁を開閉駆動する手段と、吸気の流動状態を可変とするように制御される流動状態制御手段を備えたエンジンの吸気制御装置において、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記目標吸入空気量に基づいて、前記流動状態制御手段の基準制御状態に応じた吸気系の基準開口面積を演算する基準開口面積演算手段と、
前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸気系開口面積に対する流動状態補正係数を演算する流動状態補正係数演算手段と、
前記基準開口面積を前記流動状態補正係数により補正して吸気系の目標開口面積を演算する目標開口面積演算手段と、
実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
前記吸気系の目標開口面積に基づいて、前記空気量計量弁の開度を制御する空気量計量弁制御手段と、
吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
からなることを特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、まず、流動状態制御手段の基準の制御状態に応じて目標吸入空気量が得られる吸気系の基準開口面積が演算され、該基準開口面積に対して、流動状態制御手段の制御状態が変化したときに、該変化に応じた流動状態補正係数が演算される。
そして、該流動状態補正係数を用いて基準開口面積を補正することにより、目標開口面積に補正され、該目標開口面積に応じて空気量計量弁の開度を制御することにより、流動状態制御手段の制御状態が変化しても、当初設定した目標吸入空気量を得ることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、
前記流動状態制御手段は、吸・排気弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング制御手段を含んでいることを特徴とする。
可変バルブタイミング制御手段で吸・排気弁の開閉時期を可変に制御すると、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量が変化し、これにより、シリンダ内の残留排気量が変化して新気割合が変化し、吸気の流動状態が変化する。
【００１２】
したがって、該吸気の流動状態の変化による新気割合の変化に対して吸気系の開口面積を補正することにより、目標吸入空気量を維持することができる。
また、請求項３に係る発明は、
前記流動状態制御手段は、燃焼室内に生じるスワール力を制御するスワール制御弁を含んでいることを特徴とする。
【００１３】
スワール制御弁の開度を変化すると前後圧力が変化して吸気の流動状態が変化する。例えば、開度を減少すると流動抵抗が増大するので、吸気系のスロットル弁等の開口面積を増大補正するなどして、目標吸入空気量を維持することができる。
また、請求項４に係る発明は、
前記空気量計量弁は、吸気系に主通路に介装される電子制御式のスロットル弁であることを特徴とする。
【００１４】
例えば、目標トルクを決定し、該目標トルクに対応する目標吸入空気量を得るように開度制御される電子制御式のスロットル弁を備える場合には、該スロットル弁を、空気量の全量を制御する空気量計量弁としての機能を有する。
また、請求項５に係る発明は、
前記空気量計量弁は、吸気系の主通路をバイパスする通路に介装される補助空気弁であり、主通路に介装されたスロットル弁の開度に対して補助空気弁の開度を調整して目標吸入空気量が得られるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
スロットル弁をアクセル操作に連動する方式のものでも、一般にアイドル回転速度制御用に、バイパス通路に補助空気制御弁を備えており、該補助空気弁をスロットル弁からの新気量の不足分を調整する空気量計量弁として機能させることができる。
また、請求項６に係る発明は、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を含んで構成され、
前記目標吸入空気量演算手段は、前記検出されたアクセル開度と、前記運転状態制御手段によって検出されたエンジン回転速度とに基づいて目標吸入空気量を演算することを特徴とする。
【００１６】
アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて、例えば、目標トルクに対応した目標吸入空気量を算出することにより、高いエンジン運転性能を得ることができる。
また、請求項７に係る発明は、
実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
前記検出された吸気系の開口面積に基づいて吸気脈動を表す第１の変数を演算する第１変数演算手段と、
前記第１の変数を用いて定常時のエアフローメータで検出された吸入空気量の平滑化のための加重平均演算の重み付けを算出することを特徴とする。
検出された実際の吸気系の開口面積に基づいて、吸気脈動を表す変数を求めることができ、該変数を用いて例えば定常時のエアフロメータで検出された吸入空気量の平滑化のための加重平均演算の重み付けを算出できる。
また、請求項８に係る発明は、
前記検出された吸気系の開口面積を前記流動状態補正係数で除算した吸入空気量を表す第２の変数を演算する第２変数演算手段と、
前記第２の変数を用いて過渡状態時に吸入空気量を推定することを特徴とする。
検出された実際の吸気系の開口面積を前記流動状態補正係数で除算することにより、流動状態制御手段の基準制御状態に応じた開口面積を求めることができる。そして、該開口面積は流動状態制御手段の実際の制御状態に影響されないため、実際の吸入空気量を表す変数として求められる。なお、定常運転時は該開口面積は、基準開口面積演算手段によって演算される基準開口面積と一致するが、過渡状態では電子制御スロットル弁や補助空気弁の動作遅れにより一致しない。即ち、実際の開口面積を流動状態補正係数で除算して得た変数により、過渡状態でも高精度に吸入空気量を推定することができる。この点エアフロメータで検出される吸入空気量は定常時には高精度であるが、過渡時には遅れにより精度が低い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態のシステム構成を示す。
アクセル開度センサ１は、ドライバーによって操作されるアクセルペダルの開度を検出する。
【００１８】
運転状態検出手段の１つであるクランク角センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及び気筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信号の単位時間当りの発生数を計測することにより、あるいは前記基準信号発生周期を計測することにより、エンジン回転速度を検出できる。
同じく運転状態検出手段の１つであるエアフローメータ３は、エンジン４への吸入空気量（単位時間当りの吸入空気量）を検出する。
【００１９】
同じく運転状態検出手段の１つである水温センサ５は、エンジンの冷却水温度を検出する。
エンジン４には、燃料噴射信号によって駆動し、燃料を直接燃焼室内に噴射供給する燃料噴射弁６、燃焼室に装着されて点火を行う点火栓７が設けられる。該燃焼室内への直接噴射方式により、層状燃焼によるリーン化が可能となり、空燃比を広範囲に可変制御することができる。また、エンジン４の吸気通路８には、スロットル弁９が介装され、該スロットル弁９の開度をＤＣモータ等により電子制御するスロットル弁制御装置１０が備えられている。なお、スロットル弁９は、空気量の全量を制御する空気量計量弁を構成する。また、前記スロットル弁９の開度を検出するスロットルセンサ２１が設けられる。
【００２０】
前記各種センサ類からの検出信号は、コントロールユニット１１へ入力され、該コントロールユニット１１は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置１０を介してスロットル弁９の開度を制御し、前記燃料噴射弁６を駆動して燃料噴射量（燃料供給量）を制御し、点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓７を点火させる制御を行う。
【００２１】
また、エンジン４の吸気弁１２を開閉するカム１３の回転角位相を可変に制御して吸気弁１２の開閉時期を可変に制御するＶＴＣ１４が備えられると共に、吸気通路８の吸気ポート部分に燃焼室内のスワール力を制御するように開閉制御されるスワール制御弁１５が備えられている。
そして、前記コントロールユニット１１により、後述するようにして、アクセル開度θａとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標吸入空気量を演算し、該目標吸入空気量が得られるように前記スロットル弁制御装置１０に駆動信号を出力してスロットル弁９の開度を制御すると共に、運転条件に応じた吸気弁の開閉時期が得られるようにＶＴＣ１４を制御し、かつ、スワール制御弁１５の開閉を制御する。
【００２２】
前記排気通路１６には、排気中の特定成分例えば酸素の濃度を検出して混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１７が設けられる。
図３は、本実施形態における吸気量制御（スロットル弁開度制御）ルーチンのフローチャートを示す。
ステップ１では、前記各センサによって検出されたアクセル操作量θａ，エンジン回転速度Ｎｅを入力する。
【００２３】
ステップ２では、前記各検出値θａ，Ｎｅに基づいて目標吸入空気量Ｑａを演算する。
ステップ３では、前記目標吸入空気量Ｑａに応じたスロットル弁９の基準開口面積Ａｔｈ０を演算する。ここで、前記目標吸入空気量Ｑａに対応するスロットル弁９の基準開口面積Ａｔｈ０は、前記ＶＴＣ１４が吸・排気弁のバルブオーバーラップ量（以下Ｏ／Ｌ量という）を基準値（例えば０）とした場合で、かつ、スワール制御弁１５が開かれているときを基準とした場合の開口面積として求められる。具体的には、目標吸入空気量Ｑａに対するスロットル弁９の基準開口面積Ａｔｈ０の関係を予め実験で求め、該データから作成したマップからの検索により求めてもよい。
【００２４】
ステップ４では、実際のＶＴＣ１４によるＯ／Ｌ量と、スワール制御弁１５の開度ＡＳＣＶを読み込む。これらの値は、ＶＴＣやスワール制御弁の制御ルーチンからの制御値を読み込めばよい。
ステップ５では、前記Ｏ／Ｌ量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、ＶＴＣ１４による前記基準開口面積Ａｔｈ０に対する補正係数ＫＡＴＶＣと、スワール制御弁１５による基準開口面積Ａｔｈ０に対する補正係数ＫＡＳＣＶとを演算する。該補正係数の演算については後に詳述する。
【００２５】
ステップ６では、基準開口面積Ａｔｈ０にＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとを乗じて、スロットル弁９の目標開口面積ＡＴＨを算出する。
ステップ７では、前記スロットル弁の目標開口面積Ａｔｈに応じてスロットル弁制御装置１０によりスロットル弁９の開度を制御する。
【００２６】
ステップ８では、前記スロットルセンサ２１により検出されたスロットル弁９の開度ＴＶＯを読み込む。
ステップ９では、前記検出されたスロットル弁９の開度ＴＶＯ（又は換算した開口面積Ａｔｈｒ）に基づいて、吸気脈動を表す変数ＱＨ１を算出する。該変数ＱＨ１は、例えば定常時にエアフロメータ３で検出される吸入空気量の吸気脈動による変動を加重平均して平滑化する際に用いられる重み付けの設定に使用される。
【００２７】
ステップ１０では、前記スロットル弁９の検出開度ＴＶＯを開口面積Ａｔｈｒに換算し、該開口面積Ａｔｈｒを前記ＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとで除算することにより、ＶＴＣ及びスワール制御弁の基準の制御状態に応じた開口面積つまり実際の吸入空気量を表す変数ＱＨ２を算出する。この変数ＱＨ２は、例えばエアフロメータでは精度の得られない過渡時実際の吸入空気量が必要となる燃料噴射量や蒸発燃料の吸気系へのパージ量の算出に使用される。
【００２８】
次に、スロットル弁をアクセル操作に機械的に連動させる非電子制御式のものに適用した第２の実施形態について説明する。
図４は、該実施形態のシステム構成を示す。基本的な構成は前記第１の実施形態と同様であり、異なる部分を説明すると、スロットル弁９’がアクセル操作に連動し、該スロットル弁９’の開度を制御するスロットルセンサ２１が設けられ、その検出信号がコントロールユニット１１に入力される。また、スロットル弁９’をバイパスして吸気通路８に接続される補助空気通路２２と、該補助空気通路２２内に介装された補助空気弁２３とを備える。該補助空気弁２３は、コントロールユニット１１からの駆動信号を入力する補助空気弁制御装置２４を介して駆動される。そして、アイドル運転時に該補助空気弁２３を駆動して補助空気通路２２を流れる空気量を制御することにより、エンジン回転速度を目標回転速度にフィードバック制御する通常のアイドル回転速度制御を行なうと共に、本実施の形態では、スロットル弁開度（アクセル開度）ＴＶＯとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標吸入空気量Ｑａを設定し、スロットル弁９’を流れる主吸入空気量の目標吸入空気量に対する不足分を、補助空気量で調整することにより、吸入空気量を目標値に制御できるようになっている。
【００２９】
図５は、本実施形態における吸気量制御（補助空気弁開度制御）のメインルーチンのフローチャートを示す。
ステップ１１では、スロットル弁開度ＴＶＯとエンジン回転速度Ｎｅを入力する。
ステップ１２では、前記各検出値ＴＶＯ，Ｎｅに基づいて目標吸入空気量Ｑａを演算する。
【００３０】
ステップ１３では、前記目標吸入空気量Ｑａに基づいて、吸気系における基準開口面積Ａａ０を演算する。
ステップ１４，ステップ１５では第１の実施の形態と同様、実際のＶＴＣ１４によるＯ／Ｌ量と、スワール制御弁１５の開度ＡＳＣＶを読み込み、これらＯ／Ｌ量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、ＶＴＣ１４による前記基準開口面積Ａｔｈ０に対する補正係数ＫＡＴＶＣと、スワール制御弁１５による基準開口面積Ａａ０に対する補正係数ＫＡＳＣＶとを演算する。
【００３１】
ステップ１６では、基準開口面積Ａａ０にＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとを乗じて、吸気系の目標開口面積Ａａを算出する。
ステップ１７では、前記吸気系の目標開口面積Ａａから前記スロットル弁９’の開口面積Ａｔｈを差し引いて補助空気弁２３の目標開口面積Ａｂｐａを算出する。
【００３２】
ステップ１８では、補助空気弁２３の目標開口面積Ａｂｐａに応じて補助空気弁制御装置２４により補助空気弁２３の開度を制御する。
ステップ１９では、実際の吸気系の開口面積Ａａｒを検出する。これは、前記スロットルセンサ２１で検出されたスロットル弁９’の開口面積Ａｔｈｒに現在の補助空気弁２３の開口面積Ａｂｐｒを加算して算出する。
【００３３】
ステップ２０では、ステップ１９で算出された実際の吸気系の開口面積Ａａｒに基づいて吸気脈動を表す変数ＱＨ１を算出する。
ステップ２１では、前記実際の吸気系の開口面積を前記ＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとで除算することにより、前記同様実際の吸入空気量を表す変数ＱＨ２を算出する。
【００３４】
前記変数ＱＨ１を、定常時にエアフロメータ３で検出される吸入空気量の吸気脈動による変動を加重平均して平滑化する際に用いられる重み付けの設定に使用し、変数ＱＨ２を、過渡時実際の吸入空気量が必要となる燃料噴射量や蒸発燃料の吸気系へのパージ量の算出に使用することは、前記実施形態と同様である。
次に、前記各実施の形態において使用した前記基準開口面積Ａｔｈ０に対するＶＴＣ１４による補正係数ＫＡＴＶＣと、スワール制御弁１５による補正係数ＫＡＳＣＶの演算について説明する。
【００３５】
図６は、エンジン各部のガス状態量を示す。
いまＶＴＣによる吸・排気弁のＯ／Ｌ量が基準Ｏ／Ｌ量（例えば０）であるときの吸気系の基準開口面積Ａａ０（補助空気弁を備えない電子制御スロットル弁の場合は、スロットル弁の開口面積Ａｔｈ０）に対して、Ｏ／Ｌ量が変化しても吸入空気量Ｑａ一定にするために必要な吸気系の開口面積Ａａ１（又はＡｔｈ１）は、
Ｑａ＝Ａａ０・ρａ０・Ｖａ０＝Ａａ１・ρａ１・Ｖａ１
ここで、ρａ０，Ｖａ０は基準Ｏ／Ｌ量（例えば０）時のスロットル弁通過空気の密度及び流速， ρａ１，Ｖａ１は変化したＯ／Ｌ量時のスロットル弁通過空気の密度及び流速である。
【００３６】
したがって、前記基準開口面積Ａａ０に対するＯ／Ｌ量変化時の補正係数ＫＡＶＴＣは、次式で表される。
【００３７】
【数１】

【００３８】
ここで、Ｐａ０はスロットル弁上流の圧力（≒大気圧），Ｐｍ０，Ｐｍ１はスロットル弁下流の基準Ｏ／Ｌ量時における吸気圧力及び実際のＯ／Ｌ量時の吸気圧力， κａは空気の比熱比（≒１．４）、であり、吸気圧力Ｐｍは状態方程式から次式のように求められる。
【００３９】
【数２】

【００４０】
したがって、圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０及びＰｍ１／Ｐａ０は、それぞれ、
Ｐｍ０／Ｐａ０＝Ｔｐ／（Ｔｐ１００・η０）・・・▲２▼
Ｐｍ１／Ｐａ０＝Ｔｐ／（Ｔｐ１００・η１）・・・▲３▼
ここで、Ｔｐはエアフロメータで検出された吸入空気量Ｑに基づいて算出されるシリンダ吸入空気量（＝ｋ・Ｑ／Ｎｅ；ｋは定数）、Ｔｐ１００は充填効率１００％としたときのシリンダ吸入空気量であり、したがってＴｐ／Ｔｐ１００は実際の充填効率ηを表す。また、η０は前記基準開口面積Ａａ０で目標吸入空気量Ｑａが得られるときの充填効率， η１はＯ／Ｌ量変化時に対応する開口面積Ａａ１で目標吸入空気量Ｑａが得られるときの充填効率を示し、具体的には各Ｏ／Ｌ量毎にエンジン回転速度Ｎｅと目標吸入空気量Ｑａとに基づいて設定したマップからの検索等で求めることができる。この場合、ＶＴＣがＯ／Ｌ量を基準値と単一の変化時Ｏ／Ｌ量との２段階に切り換える場合は、ηｎのマップは２つあればよく、また、リニアに可変制御する場合でも基準値と最大値との２つのマップを用意し、或いはそれに中間値を加えた３つ程度のマップを用意して、補間演算により求めることができる。
【００４１】
このようにして、求められたスロットル弁前後の圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０及びＰｍ１／Ｐａ０を前記▲１▼式に代入してＯ／Ｌ量変化時の補正係数ＫＡＶＴＣを算出することができる。
次に、スワール制御弁１５について説明する。該スワール制御弁が開閉しても吸入空気量Ｑａ一定とするために必要な導入空気用の開口面積Ａａは、スワール制御弁開時を基準としたときの基準開口面積をＡａ１，スワール制御弁閉時の開口面積をＡａ２とすると、
Ｑａ＝Ａａ１・ρａ１・Ｖａ１＝Ａａ２・ρａ２・Ｖａ２
ここで、ρａ１，Ｖａ１はスワール制御弁開時のスワール制御弁通過空気の密度及び流速， ρａ２，Ｖａ２はスワール制御弁閉時のスワール制御弁通過空気の密度及び流速である。
【００４２】
したがって、前記スワール制御弁開時の基準開口面積Ａａ１に対するスワール制御弁閉時の補正係数ＫＡＳＣＶは、ＶＴＣによる補正係数ＫＡＶＴＣを求めるのと同様にして算出でき、次式で表される。
【００４３】
【数３】

【００４４】
ここで、Ｐａ０はスロットル弁上流の圧力（≒大気圧），Ｐｍ１，Ｐｍ２はスワール制御弁開時及び閉時のスワール制御弁下流の吸気圧力である。
圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０は、スワール制御弁開時のスワール制御弁下流の圧力は前記スロットル弁下流の圧力と等しくＰｍ１であるため、▲３▼で求めた値をそのまま用いればよい。
【００４５】
一方、スワール制御弁閉時のスワール制御弁の前後圧力比は、スワール制御弁上流の吸気ポート圧力Ｐｐがスワール制御弁開時の吸気圧力Ｐｍ１と等しいので、圧力比＝Ｐｍ２／Ｐｍ１となり、この値は、スワール制御弁を通過する空気量を目標吸入空気量Ｑａとする次式より求められる。
【００４６】
【数４】

【００４７】
具体的には、目標吸入空気量Ｑａに対する圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１のマップを設定し、検索等で求めればよい。
そして、前記▲４▼式の中の圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０は、
Ｐｍ２／Ｐａ０＝（Ｐｍ１／Ｐａ０）・（Ｐｍ２／Ｐｍ１）
である。したがって、前記▲３▼式から求めた圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０と、前記▲５▼式から求めた圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１から、圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を算出でき、該圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を前記▲４▼式に代入することにより、スワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶを算出できる。
【００４８】
以下、図７のフローチャートに従って、ＶＴＣ補正係数ＫＡＶＴＣとスワール制御弁の補正係数ＫＡＳＣＶとを演算する過程を説明する。
ステップ３１では、エンジン回転速度Ｎｅと目標吸入空気量Ｑａとに基づいてＶＴＣの基準Ｏ／Ｌ量時の新気割合（シリンダ吸入新気量のシリンダ排気量に対する割合） ηｎ０をマップからの検索等により演算する。
【００４９】
ステップ３２では、前記新気割合ηｎ０を用いて、ＶＴＣによる基準Ｏ／Ｌ量におけるスロットル弁前後の圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０を演算する。
ステップ３３では、前記圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０を用いて、基準Ｏ／Ｌ量における差圧補正項Ｋｐａ０（▲１▼式の分子の値）を、マップからの検索等により算出する。
ステップ３４では、ＶＴＣによるＯ／Ｌ量変化時の新気割合ηｎ１をマップからの検索等により演算する。
【００５０】
ステップ３５では、前記新気割合ηｎ１を用いて、ＶＴＣによるスロットル弁前後の圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０を演算する。
ステップ３６では、前記圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０を用いて、Ｏ／Ｌ量変化時における差圧補正項Ｋｐａ１（▲１▼式の分母の値）を、マップからの検索等により算出する。
ステップ３７では、前記２つの差圧補正項Ｋｐａ０，Ｋｐａ１を用いて、ＶＴＣ補正係数ＫＡＶＴＣ（＝Ｋｐａ０／Ｋｐａ１）を算出する。
【００５１】
ステップ３８では、目標吸入空気量Ｑａに基づいてマップからの検索等によりスワール制御弁開度に応じた圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１を算出する。なお、一般的なスワール制御弁が全開又は全閉の２段階に切り換えられる場合、全開時はＰｍ２＝Ｐｍ１であり、圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１＝１となり、スワール制御弁補正係数ＫＡＳＣＶ＝１となりスワール制御弁による補正は行なわれず、全閉時に対する圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１のマップを１枚持てばよいが、スワール制御弁の開度をリニアに変化させる場合は、ＶＴＣの場合と同様２枚乃至３枚程度の開度に応じたマップを用いて補間演算等により求めればよい。
【００５２】
ステップ３９では、前記圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０とＰｍ２／Ｐｍ１とを用いて、圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を算出する。
ステップ４０では、前記圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を用いて、差圧補正項Ｋｐａ２（前記▲４▼式の分母の値）をマップからの検索等により算出する。
ステップ４１では、前記ステップ３６で求めた差圧補正項Ｋｐａ１と前記ステップ３０で求めた差圧補正項Ｋｐａ２とに基づいて、スワール制御弁補正係数ＫＡＳＣＶ（＝Ｋｐａ１／Ｋｐａ２）を算出する。
【００５３】
以上示したように、ＶＴＣやスワール制御弁等の流動状態制御手段の制御状態に応じて算出した補正係数を用いて、吸気系の開口面積を補正することにより、該流動状態制御手段の制御状態に影響されることなく、目標吸入空気量を精度良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態のシステム構成を示す図。
【図３】同上実施形態のスロットル弁制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】本発明の別の実施形態のシステム構成を示す図。
【図５】同上実施形態の補助空気弁制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同上の各実施形態における空気の各部の状態変化を示す図。
【図７】同上の各実施形態に使用されるＶＴＣ及びスワール制御弁換算係数を算出するルーチンのフローチャート。
【図８】新気割合ηｎの相違による吸入空気量Ｑ，ブースト圧の変化を示す図。
【符号の説明】
１アクセル開度センサ
２クランク角センサ
３エアフロメータ
４エンジン
６燃料噴射弁
８吸気通路
９，９’スロットル弁
１０スロットル弁制御装置
１１コントロールユニット
２１スロットルセンサ
２２補助空気通路
２３補助空気弁
２４補助空気弁制御装置[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an intake control device for an engine, and more particularly, to a technique capable of highly accurately estimating an intake air amount from an intake system opening area.
[0002]
[Prior art]
In some cases, the amount of intake air in the engine is estimated based on the opening of the throttle valve, and the intake air is also taken into consideration in consideration of the opening of an auxiliary air valve (idle control valve) provided in a passage that bypasses the throttle valve. In some cases, the amount of air is estimated (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-952).
[0003]
On the other hand, in recent years, it has become common to include means for variably controlling the flow state of intake air so as to obtain the best possible combustion state in accordance with changes in the operating conditions of the engine. For example, variable valve timing control means (hereinafter referred to as VTC) that variably controls the opening and closing timing of intake and exhaust valves to improve output, fuel efficiency, and exhaust emissions by changing valve overlap, etc. Equipped with a swirl control valve and other means for enhancing the swirl in the combustion chamber to improve the mixing with fuel to improve fuel efficiency and exhaust emissions.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In an engine equipped with a means for variably controlling the flow state of intake air, such as the VTC or swirl control valve, a method for estimating an intake air amount in consideration of the opening degree of a throttle valve and the opening degree of an auxiliary air valve. When applied, it is not possible to detect the accuracy of the intake air amount with high accuracy because it does not consider that the flow state of the intake air changes according to the operating state of the VTC and the swirl control valve.
[0005]
For example, if the valve overlap amount (hereinafter referred to as O / L amount) by VTC is increased, the amount of residual exhaust in the cylinder increases and the proportion of fresh air decreases, so that the opening degree of the throttle valve and the opening of the auxiliary air valve Even if the degree of opening is the same, the actual intake air amount Qa decreases due to the decrease in the fresh air ratio ηn (see FIG. 8). Also, when the opening degree of the swirl control valve is reduced, the intake air amount may be similarly reduced due to the increase in the flow resistance of the swirl control valve. Therefore, the intake air amount is accurately estimated based on the opening degree of the throttle valve and the like. Can not do it.
[0006]
In an engine equipped with an electronic control throttle valve and an auxiliary air valve, control is performed to control the valve opening to obtain a target intake air amount. However, when the engine is provided with the VTC, the swirl control valve, or the like, For the same reason as described above, the opening degree of the throttle valve according to the target intake air amount varies depending on the operation state of the VTC and the swirl control valve, but this has not been conventionally coped with.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 is, as shown in FIG.
An air amount measuring valve for controlling or adjusting the opening area of the intake system to control or adjust the amount of intake air,
In an intake control apparatus for an engine, comprising: means for opening and closing the air amount measuring valve; and a flow state control means controlled to make the flow state of the intake air variable.
Operating state detecting means for detecting an operating state of the engine;
Target intake air amount calculating means for calculating a target intake air amount based on an operation state of the engine;
Reference opening area calculation means for calculating a reference opening area of the intake system according to a reference control state of the flow state control means, based on the target intake air amount,
Flow state correction coefficient calculation means for calculating a flow state correction coefficient for the intake system opening area according to the control state of the flow state control means,
Target opening area calculation means for correcting the reference opening area with the flow state correction coefficient and calculating a target opening area of the intake system;
Opening area detecting means for detecting the actual opening area of the intake system;
Air amount metering valve control means for controlling the opening of the air amount metering valve based on a target opening area of the intake system ;
Characterized in that it consists of.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 is, as shown in FIG.
An air amount metering valve that controls or adjusts the intake air amount by controlling or adjusting the opening area of the intake system, a unit that opens and closes the air amount metering valve, and is controlled to make the flow state of the intake air variable. In an intake control device for an engine including a flow state control means,
Operating state detecting means for detecting an operating state of the engine;
Target intake air amount calculating means for calculating a target intake air amount based on an operation state of the engine;
Reference opening area calculation means for calculating a reference opening area of the intake system according to a reference control state of the flow state control means, based on the target intake air amount,
Flow state correction coefficient calculation means for calculating a flow state correction coefficient for the intake system opening area according to the control state of the flow state control means,
Target opening area calculation means for correcting the reference opening area with the flow state correction coefficient and calculating a target opening area of the intake system ;
Opening area detecting means for detecting the actual opening area of the intake system;
Air amount metering valve control means for controlling the opening of the air amount metering valve based on a target opening area of the intake system ;
Intake air amount control means for controlling the amount of intake air;
It is characterized by comprising.
[0009]
According to this configuration, first, the reference opening area of the intake system for obtaining the target intake air amount is calculated in accordance with the reference control state of the flow state control means, and the reference opening area is calculated by the flow state control means. When the control state changes, a flow state correction coefficient corresponding to the change is calculated.
Then, by correcting the reference opening area using the flow state correction coefficient, the target opening area is corrected, and by controlling the opening of the air amount measuring valve according to the target opening area, the flow state control means , The target intake air amount initially set can be obtained.
[0011]
The invention according to claim 2 is
The flow state control means includes variable valve timing control means for variably controlling the opening / closing timing of the intake / exhaust valves.
When the opening / closing timing of the intake / exhaust valves is variably controlled by the variable valve timing control means, the valve overlap amount of the intake / exhaust valves changes, thereby changing the residual exhaust amount in the cylinder and changing the fresh air ratio. Then, the flow state of the intake air changes.
[0012]
Accordingly, the target intake air amount can be maintained by correcting the opening area of the intake system with respect to the change in the fresh air ratio due to the change in the flow state of the intake air.
The invention according to claim 3 is:
The flow state control means includes a swirl control valve for controlling a swirl force generated in the combustion chamber.
[0013]
When the opening degree of the swirl control valve is changed, the front-rear pressure changes, and the flow state of the intake air changes. For example, since the flow resistance increases as the opening decreases, the target intake air amount can be maintained by increasing the opening area of the throttle valve and the like of the intake system.
The invention according to claim 4 is
The air amount measuring valve is an electronically controlled throttle valve interposed in a main passage in an intake system.
[0014]
For example, when an electronically controlled throttle valve whose opening degree is controlled so as to determine a target torque and obtain a target intake air amount corresponding to the target torque is provided, the throttle valve controls the entire amount of air. It has a function as an air amount measuring valve.
The invention according to claim 5 is
The air amount measurement valve is an auxiliary air valve interposed in a passage that bypasses a main passage of the intake system, and adjusts an opening of the auxiliary air valve with respect to an opening of a throttle valve interposed in the main passage. Thus, a target intake air amount is obtained.
[0015]
Even with a system in which the throttle valve is linked to the accelerator operation, an auxiliary air control valve is generally provided in the bypass passage for idle speed control, and the auxiliary air valve adjusts the shortage of fresh air from the throttle valve. It can be made to function as an air amount measuring valve.
The invention according to claim 6 is
It is configured to include an accelerator opening detecting means for detecting an accelerator opening,
The target intake air amount calculation means calculates a target intake air amount based on the detected accelerator opening and the engine speed detected by the operating state control means.
[0016]
For example, by calculating a target intake air amount corresponding to a target torque based on the accelerator opening and the engine rotation speed, high engine operation performance can be obtained.
The invention according to claim 7 is
Opening area detecting means for detecting the actual opening area of the intake system;
First variable calculating means for calculating a first variable representing intake pulsation based on the detected opening area of the intake system;
A weight of a weighted average calculation for smoothing the intake air amount detected by the air flow meter in a steady state is calculated using the first variable.
Based on the detected actual opening area of the intake system, a variable representing the intake pulsation can be obtained, and using the variable, for example, a weight for smoothing the intake air amount detected by an airflow meter in a steady state. The weight of the averaging operation can be calculated.
The invention according to claim 8 is
Second variable calculating means for calculating a second variable representing an intake air amount obtained by dividing the detected opening area of the intake system by the flow state correction coefficient;
The method is characterized in that the amount of intake air is estimated during a transient state using the second variable.
By dividing the detected actual opening area of the intake system by the flow state correction coefficient, the opening area according to the reference control state of the flow state control means can be obtained. Since the opening area is not affected by the actual control state of the flow state control means, it is obtained as a variable representing the actual intake air amount. In the steady operation, the opening area matches the reference opening area calculated by the reference opening area calculation means, but does not match in the transient state due to the operation delay of the electronic control throttle valve and the auxiliary air valve. That is, the intake air amount can be estimated with high accuracy even in the transient state, by using the variable obtained by dividing the actual opening area by the flow state correction coefficient. In this point, the amount of intake air detected by the air flow meter is highly accurate in a steady state, but low in a transient state due to a delay.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 shows a system configuration according to an embodiment of the present invention.
The accelerator opening sensor 1 detects the opening of an accelerator pedal operated by a driver.
[0018]
The crank angle sensor 2, which is one of the operating state detecting means, generates a position signal for each unit crank angle and a reference signal for each cylinder stroke phase difference, and measures the number of the position signals generated per unit time. Alternatively, the engine rotation speed can be detected by measuring the reference signal generation cycle.
Similarly, an air flow meter 3, which is one of the operation state detecting means, detects the amount of intake air to the engine 4 (the amount of intake air per unit time).
[0019]
Similarly, a water temperature sensor 5, which is one of the operation state detecting means, detects the temperature of the cooling water of the engine.
The engine 4 is provided with a fuel injection valve 6 which is driven by a fuel injection signal and injects fuel directly into the combustion chamber, and an ignition plug 7 mounted in the combustion chamber and ignited. By the direct injection method into the combustion chamber, leaning by stratified combustion becomes possible, and the air-fuel ratio can be variably controlled over a wide range. A throttle valve 9 is provided in the intake passage 8 of the engine 4, and a throttle valve control device 10 for electronically controlling the opening of the throttle valve 9 by a DC motor or the like is provided. The throttle valve 9 constitutes an air amount measuring valve for controlling the total amount of air. Further, a throttle sensor 21 for detecting the opening of the throttle valve 9 is provided.
[0020]
The detection signals from the various sensors are input to a control unit 11, and the control unit 11 controls the throttle unit through the throttle valve control device 10 in accordance with the operation state detected based on the signals from the sensors. The opening degree of the valve 9 is controlled, the fuel injection valve 6 is driven to control the fuel injection amount (fuel supply amount), the ignition timing is set, and the ignition plug 7 is ignited at the ignition timing. .
[0021]
A VTC 14 for variably controlling the rotation angle phase of a cam 13 for opening and closing the intake valve 12 of the engine 4 to variably control the opening and closing timing of the intake valve 12 is provided. Is provided with a swirl control valve 15 which is opened and closed so as to control the swirl force of the swirl.
Then, the control unit 11 calculates a target intake air amount based on the accelerator opening θa and the engine rotation speed Ne, as described later, and the throttle valve control device so as to obtain the target intake air amount. A drive signal is output to 10 to control the opening of the throttle valve 9, the VTC 14 is controlled so that the opening and closing timing of the intake valve according to the operating conditions is obtained, and the opening and closing of the swirl control valve 15 are controlled. .
[0022]
The exhaust passage 16 is provided with an air-fuel ratio sensor 17 for detecting the concentration of a specific component in the exhaust gas, for example, oxygen to detect the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
FIG. 3 shows a flowchart of an intake air amount control (throttle valve opening degree control) routine in the present embodiment.
In step 1, the accelerator operation amount θa and the engine speed Ne detected by the sensors are input.
[0023]
In step 2, the target intake air amount Qa is calculated based on the detected values θa and Ne.
In step 3, a reference opening area Ath0 of the throttle valve 9 according to the target intake air amount Qa is calculated. Here, the reference opening area Ath0 of the throttle valve 9 corresponding to the target intake air amount Qa is determined by the VTC 14 using a valve overlap amount (hereinafter, referred to as an O / L amount) of an intake / exhaust valve as a reference value (for example, 0). In this case, the opening area is obtained based on the time when the swirl control valve 15 is opened. Specifically, the relationship between the target intake air amount Qa and the reference opening area Ath0 of the throttle valve 9 may be obtained by an experiment in advance, and may be obtained by searching from a map created from the data.
[0024]
In step 4, the actual O / L amount by the VTC 14 and the opening ASCV of the swirl control valve 15 are read. As these values, control values from the control routine of the VTC or the swirl control valve may be read.
In step 5, a correction coefficient KATVC for the reference opening area Ath0 by the VTC 14 and a correction coefficient KASCV for the reference opening area Ath0 by the swirl control valve 15 are calculated based on the O / L amount and the open / close state of the swirl valve. . The calculation of the correction coefficient will be described later in detail.
[0025]
In step 6, the target opening area ATH of the throttle valve 9 is calculated by multiplying the reference opening area Ath0 by the correction coefficient KATC by VTC and the correction coefficient KASCV by the swirl control valve.
In step 7, the opening of the throttle valve 9 is controlled by the throttle valve controller 10 in accordance with the target opening area Ath of the throttle valve.
[0026]
In step 8, the opening TVO of the throttle valve 9 detected by the throttle sensor 21 is read.
In step 9, a variable QH1 representing intake pulsation is calculated based on the detected opening degree TVO of the throttle valve 9 (or the converted opening area Athr). The variable QH1 is used, for example, to set a weight used for smoothing the variation due to the intake pulsation of the intake air amount detected by the air flow meter 3 in a steady state by weighted averaging.
[0027]
In step 10, the detected opening degree TVO of the throttle valve 9 is converted into an opening area Athr, and the opening area Athr is divided by the correction coefficient KATVC by the VTC and the correction coefficient KASCV by the swirl control valve to obtain VTC and swirl. A variable QH2 representing the opening area according to the reference control state of the control valve, that is, the actual intake air amount is calculated. This variable QH2 is used, for example, to calculate a fuel injection amount and a purge amount of evaporated fuel to the intake system that require an actual intake air amount during a transition period when accuracy cannot be obtained with an air flow meter.
[0028]
Next, a second embodiment applied to a non-electronic control type in which a throttle valve is mechanically linked to an accelerator operation will be described.
FIG. 4 shows a system configuration of the embodiment. The basic configuration is the same as that of the first embodiment. Explaining the different parts, a throttle sensor 21 for controlling the opening degree of the throttle valve 9 ′ is provided in conjunction with the operation of the throttle valve 9 ′. , And the detection signal is input to the control unit 11. Further, an auxiliary air passage 22 is connected to the intake passage 8 by bypassing the throttle valve 9 ′, and an auxiliary air valve 23 interposed in the auxiliary air passage 22. The auxiliary air valve 23 is driven via an auxiliary air valve control device 24 that inputs a drive signal from the control unit 11. By controlling the amount of air flowing through the auxiliary air passage 22 by driving the auxiliary air valve 23 during the idling operation, normal idle speed control for feedback-controlling the engine speed to the target speed is performed. In the embodiment, the target intake air amount Qa is set based on the throttle valve opening (accelerator opening) TVO and the engine rotation speed Ne, and the main intake air amount flowing through the throttle valve 9 'is insufficient for the target intake air amount. By adjusting the minute with the auxiliary air amount, the intake air amount can be controlled to the target value.
[0029]
FIG. 5 shows a flowchart of a main routine of intake air amount control (auxiliary air valve opening control) in the present embodiment.
In step 11, the throttle valve opening TVO and the engine speed Ne are input.
In step 12, a target intake air amount Qa is calculated based on the detected values TVO and Ne.
[0030]
In step 13, a reference opening area Aa0 in the intake system is calculated based on the target intake air amount Qa.
In

steps

14 and 15, as in the first embodiment, the actual O / L amount by the VTC 14 and the opening ASCV of the swirl control valve 15 are read, and based on these O / L amounts and the open / closed state of the swirl valve. Then, a correction coefficient KAVC for the reference opening area Ath0 by the VTC 14 and a correction coefficient KASCV for the reference opening area Aa0 by the swirl control valve 15 are calculated.
[0031]
In step 16, the target opening area Aa of the intake system is calculated by multiplying the reference opening area Aa0 by the correction coefficient KAVC by VTC and the correction coefficient KASCV by the swirl control valve.
In step 17, the target opening area Abpa of the auxiliary air valve 23 is calculated by subtracting the opening area Ath of the throttle valve 9 'from the target opening area Aa of the intake system.
[0032]
In step 18, the opening degree of the auxiliary air valve 23 is controlled by the auxiliary air valve control device 24 according to the target opening area Abpa of the auxiliary air valve 23.
In step 19, the actual opening area Aar of the intake system is detected. This is calculated by adding the current opening area Abpr of the auxiliary air valve 23 to the opening area Athr of the throttle valve 9 'detected by the throttle sensor 21.
[0033]
In step 20, a variable QH1 representing intake pulsation is calculated based on the actual opening area Aar of the intake system calculated in step 19.
In step 21, the variable QH2 representing the actual intake air amount is calculated by dividing the actual opening area of the intake system by the correction coefficient KAVC by the VTC and the correction coefficient KASCV by the swirl control valve.
[0034]
The variable QH1 is used to set a weight used for smoothing the fluctuation of the intake air amount detected by the air flow meter 3 due to the intake pulsation detected by the air flow meter 3 in a steady state, and the variable QH2 is used for the actual intake during the transition. It is the same as that of the above-mentioned embodiment to use for calculation of the fuel injection amount which requires the air amount and the purge amount of the evaporated fuel to the intake system.
Next, the calculation of the correction coefficient KATVC by the VTC 14 and the correction coefficient KASCV by the swirl control valve 15 for the reference opening area Ath0 used in each of the above embodiments will be described.
[0035]
FIG. 6 shows the gas state quantity of each part of the engine.
Now, the reference opening area Aa0 of the intake system when the O / L amount of the intake / exhaust valve by VTC is the reference O / L amount (for example, 0) (in the case of an electronically controlled throttle valve without an auxiliary air valve, the throttle valve The opening area Aa1 (or Ath1) of the intake system required to keep the intake air amount Qa constant even if the O / L amount changes with respect to the opening area Ath0 of
Qa = Aa0 · ρa0 · Va0 = Aa1 · ρa1 · Va1
Here, ρa0 and Va0 are the density and flow rate of the air passing through the throttle valve when the reference O / L amount (for example, 0), and ρa1 and Va1 are the density and flow rate of the air flowing through the throttle valve when the changed O / L amount.
[0036]
Therefore, the correction coefficient KAVTC when the O / L amount changes with respect to the reference opening area Aa0 is expressed by the following equation.
[0037]
(Equation 1)

[0038]
Here, Pa0 is the pressure upstream of the throttle valve (≒ atmospheric pressure), Pm0, Pm1 are the intake pressure at the reference O / L amount and the intake pressure at the actual O / L amount downstream of the throttle valve, and κa is the specific heat of air. Ratio (≒ 1.4), and the intake pressure Pm is obtained from the state equation as follows.
[0039]
(Equation 2)

[0040]
Therefore, the pressure ratios Pm0 / Pa0 and Pm1 / Pa0 are respectively
Pm0 / Pa0 = Tp / (Tp100 · η0) (2)
Pm1 / Pa0 = Tp / (Tp100 · η1) (3)
Here, Tp is the cylinder intake air amount calculated based on the intake air amount Q detected by the air flow meter (= kQ / Ne; k is a constant), and Tp100 is the cylinder intake air when the charging efficiency is 100%. It is the amount of air and therefore Tp / Tp100 represents the actual filling efficiency η. Η0 is the charging efficiency when the target intake air amount Qa is obtained with the reference opening area Aa0, and η1 is the charging efficiency when the target intake air amount Qa is obtained with the opening area Aa1 corresponding to the change in the O / L amount. Specifically, it can be obtained by searching from a map set based on the engine rotation speed Ne and the target intake air amount Qa for each O / L amount. In this case, when the VTC switches the O / L amount between the reference value and the single O / L amount at the time of change, there are only two maps of ηn, and even when the variable control is performed linearly. By preparing two maps of the reference value and the maximum value, or preparing about three maps obtained by adding an intermediate value to the two maps, the values can be obtained by the interpolation calculation.
[0041]
In this manner, the correction coefficient KAVTC when the O / L amount changes can be calculated by substituting the obtained pressure ratios Pm0 / Pa0 and Pm1 / Pa0 before and after the throttle valve into the equation (1).
Next, the swirl control valve 15 will be described. Even if the swirl control valve opens and closes, the opening area Aa for the intake air necessary for keeping the intake air amount Qa constant is defined as Aa1, the reference opening area based on the opening of the swirl control valve, and the swirl control valve closed. When the opening area at the time is Aa2,
Qa = Aa1 · ρa1 · Va1 = Aa2 · ρa2 · Va2
Here, ρa1 and Va1 are the density and flow rate of the air passing through the swirl control valve when the swirl control valve is opened, and ρa2 and Va2 are the density and flow rate of the air passing through the swirl control valve when the swirl control valve is closed.
[0042]
Therefore, the correction coefficient KASCV when the swirl control valve is closed with respect to the reference opening area Aa1 when the swirl control valve is open can be calculated in the same manner as when the correction coefficient KAVTC by VTC is obtained, and is expressed by the following equation.
[0043]
(Equation 3)

[0044]
Here, Pa0 is a pressure upstream of the throttle valve (上流 atmospheric pressure), and Pm1 and Pm2 are intake pressures downstream of the swirl control valve when the swirl control valve is opened and closed.
As the pressure ratio Pm1 / Pa0, the pressure downstream of the swirl control valve when the swirl control valve is opened is equal to the pressure downstream of the throttle valve and is Pm1, so the value determined in (3) may be used as it is.
[0045]
On the other hand, since the intake port pressure Pp upstream of the swirl control valve is equal to the intake pressure Pm1 when the swirl control valve is opened, the pressure ratio = Pm2 / Pm1 when the swirl control valve is closed is obtained. Is determined by the following equation, where the amount of air passing through the swirl control valve is the target intake air amount Qa.
[0046]
(Equation 4)

[0047]
Specifically, a map of the pressure ratio Pm2 / Pm1 with respect to the target intake air amount Qa may be set, and the map may be obtained by a search or the like.
The pressure ratio Pm2 / Pa0 in the above equation (4) is
Pm2 / Pa0 = (Pm1 / Pa0) · (Pm2 / Pm1)
It is. Therefore, the pressure ratio Pm2 / Pa0 can be calculated from the pressure ratio Pm1 / Pa0 obtained from the above equation (3) and the pressure ratio Pm2 / Pm1 obtained from the above equation (5). By substituting into equation (4), the correction coefficient KASCV by the swirl control valve can be calculated.
[0048]
Hereinafter, the process of calculating the VTC correction coefficient KAVTC and the swirl control valve correction coefficient KASCV will be described with reference to the flowchart of FIG.
In step 31, based on the engine rotation speed Ne and the target intake air amount Qa, a fresh air ratio (a ratio of the cylinder intake new air amount to the cylinder exhaust amount) ηn0 at the time of the reference O / L amount of the VTC is retrieved from a map or the like. Is calculated by
[0049]
In step 32, the pressure ratio Pm0 / Pa0 before and after the throttle valve at the reference O / L amount by VTC is calculated using the fresh air ratio ηn0.
In step 33, using the pressure ratio Pm0 / Pa0, the differential pressure correction term Kpa0 (the value of the numerator in equation (1)) at the reference O / L amount is calculated by a search from a map or the like.
In step 34, the fresh air ratio ηn1 when the O / L amount changes due to the VTC is calculated by searching the map.
[0050]
In step 35, the pressure ratio Pm1 / Pa0 before and after the throttle valve by VTC is calculated using the fresh air ratio ηn1.
In step 36, using the pressure ratio Pm1 / Pa0, the differential pressure correction term Kpa1 (the value of the denominator in equation (1)) when the O / L amount changes is calculated by a search from a map or the like.
In step 37, a VTC correction coefficient KAVTC (= Kpa0 / Kpa1) is calculated using the two differential pressure correction terms Kpa0 and Kpa1.
[0051]
In step 38, the pressure ratio Pm2 / Pm1 according to the swirl control valve opening is calculated by searching the map based on the target intake air amount Qa. When a general swirl control valve is switched between two stages of fully open or fully closed, when fully open, Pm2 = Pm1, the pressure ratio Pm2 / Pm1 = 1, the swirl control valve correction coefficient KASCV = 1, and the swirl control The correction by the valve is not performed, and it is sufficient to have one map of the pressure ratio Pm2 / Pm1 with respect to the fully closed state. However, when the opening degree of the swirl control valve is changed linearly, two or three sheets as in the case of VTC What is necessary is just to obtain | require by interpolation calculation etc. using the map according to the degree of opening.
[0052]
In step 39, the pressure ratio Pm2 / Pa0 is calculated using the pressure ratios Pm1 / Pa0 and Pm2 / Pm1.
In step 40, the differential pressure correction term Kpa2 (the value of the denominator of the above equation (4)) is calculated from the map by using the pressure ratio Pm2 / Pa0.
In step 41, a swirl control valve correction coefficient KASCV (= Kpa1 / Kpa2) is calculated based on the differential pressure correction term Kpa1 obtained in step 36 and the differential pressure correction term Kpa2 obtained in step 30.
[0053]
As described above, by correcting the opening area of the intake system using the correction coefficient calculated according to the control state of the flow state control means such as the VTC and the swirl control valve, the control state of the flow state control means is controlled. The target intake air amount can be accurately obtained without being affected by the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration and functions of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a system configuration according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a throttle valve control routine of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a system configuration according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an auxiliary air valve control routine of the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a state change of each part of the air in each of the above embodiments.
FIG. 7 is a flowchart of a routine for calculating a VTC and a swirl control valve conversion coefficient used in each of the above embodiments.
FIG. 8 is a diagram showing changes in the intake air amount Q and the boost pressure depending on the difference in the fresh air ratio ηn.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 accelerator opening sensor 2 crank angle sensor 3 air flow meter 4 engine 6 fuel injection valve 8 intake passage 9, 9 'throttle valve 10 throttle valve control device 11 control unit 21 throttle sensor 22 auxiliary air passage 23 auxiliary air valve 24 auxiliary air valve Control device

Claims

An air amount measuring valve for controlling or adjusting the opening area of the intake system to control or adjust the amount of intake air,
In an intake control apparatus for an engine, comprising: means for opening and closing the air amount measuring valve; and a flow state control means controlled to make the flow state of the intake air variable.
Operating state detecting means for detecting an operating state of the engine;
Target intake air amount calculating means for calculating a target intake air amount based on an operation state of the engine;
Reference opening area calculation means for calculating a reference opening area of the intake system according to a reference control state of the flow state control means, based on the target intake air amount,
Flow state correction coefficient calculation means for calculating a flow state correction coefficient for the intake system opening area according to the control state of the flow state control means,
Target opening area calculation means for correcting the reference opening area with the flow state correction coefficient and calculating a target opening area of the intake system;
Opening area detecting means for detecting the actual opening area of the intake system;
Air amount metering valve control means for controlling the opening of the air amount metering valve based on a target opening area of the intake system ;
Intake control device for an engine, characterized in that it consists.

2. The intake control device for an engine according to claim 1, wherein said flow state control means includes a variable valve timing control means for variably controlling an opening / closing timing of an intake / exhaust valve.

3. The intake control device for an engine according to claim 1, wherein the flow state control means includes a swirl control valve for controlling a swirl force generated in the combustion chamber.

4. The intake control device for an engine according to claim 1, wherein the air amount metering valve is an electronically controlled throttle valve interposed in a main passage in an intake system. .

The air amount measurement valve is an auxiliary air valve interposed in a passage that bypasses a main passage of the intake system, and adjusts an opening of the auxiliary air valve with respect to an opening of a throttle valve interposed in the main passage. The intake control device for an engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a target intake air amount is obtained.

The target intake air amount calculation means is configured to include an accelerator opening degree detecting means for detecting an accelerator opening degree, based on the detected accelerator opening degree and an engine rotation speed detected by the operating state control means. The intake control device for an engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the target intake air amount is calculated by using the following method.

Opening area detecting means for detecting the actual opening area of the intake system;
First variable calculating means for calculating a first variable representing intake pulsation based on the detected opening area of the intake system;
7. The method according to claim 1, wherein the first variable is used to calculate a weight of a weighted average calculation for smoothing an intake air amount detected by an air flow meter in a steady state. An intake control device for an engine according to any one of the above.

Second variable calculating means for calculating a second variable representing an intake air amount obtained by dividing the detected opening area of the intake system by the flow state correction coefficient;
The intake control device for an engine according to any one of claims 1 to 6, wherein an intake air amount is estimated in a transient state using the second variable.