Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4534672B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4534672B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4534672B2
JP4534672B2 JP2004252383A JP2004252383A JP4534672B2 JP 4534672 B2 JP4534672 B2 JP 4534672B2 JP 2004252383 A JP2004252383 A JP 2004252383A JP 2004252383 A JP2004252383 A JP 2004252383A JP 4534672 B2 JP4534672 B2 JP 4534672B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
intake pipe
air amount
pipe portion
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004252383A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006070728A (en
Inventor
智之 加賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2004252383A priority Critical patent/JP4534672B2/en
Publication of JP2006070728A publication Critical patent/JP2006070728A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4534672B2 publication Critical patent/JP4534672B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼室において燃焼される混合気の空燃比を最適な値とするためには、吸気弁が閉じたときに燃焼室内に充填されている空気の量(以下、「筒内充填空気量」と称す)を正確に推定する必要がある。通常、筒内充填空気量は、流量センサ(エアフロメータ)等の多数のセンサ、およびこれらセンサからの出力値を引数とした多数のマップから推定される。ここで、マップを用いて筒内充填空気量を推定すると、必要なマップの数およびその引数の数が多くなり、これに伴いマップ作成時の適合工数が非常に多くなってしまう。そこで、近年において、流体力学等に基づく式で表される数値計算モデルを用いることにより、マップの数および引数を減らして筒内充填空気量を算出することが検討されている。   In order to optimize the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber of the internal combustion engine, the amount of air filled in the combustion chamber when the intake valve is closed (hereinafter referred to as “cylinder charged air amount”). It is necessary to estimate accurately. Usually, the cylinder air charge amount is estimated from a large number of sensors such as a flow rate sensor (air flow meter) and a large number of maps using output values from these sensors as arguments. Here, when the amount of air charged in the cylinder is estimated using the map, the number of necessary maps and the number of arguments thereof are increased, and accordingly, the number of matching man-hours at the time of creating the map is extremely increased. Therefore, in recent years, it has been studied to calculate the cylinder air charge amount by reducing the number of maps and arguments by using a numerical calculation model represented by a formula based on fluid dynamics.

筒内充填空気量は、機関負荷や機関回転数といった機関運転状態が同一であっても、各気筒毎にばらつくことが多い。このため、全ての気筒の筒内充填空気量が同一であると仮定して数値計算モデルを用いて筒内充填空気量を算出し、それに基づいて燃料噴射量を決定すると、各気筒毎に空燃比が異なったものとなってしまう。これにより、各気筒間でトルクにムラが生じたり、空燃比が適切でない気筒では排気性状が悪化したりするといった問題が生じる。   Even if the engine operating state such as the engine load and the engine speed is the same, the in-cylinder charged air amount often varies for each cylinder. For this reason, assuming that the in-cylinder charged air amount of all cylinders is the same, the in-cylinder charged air amount is calculated using a numerical calculation model, and the fuel injection amount is determined based on the calculated in-cylinder charged air amount. The fuel ratio will be different. As a result, there arises a problem that torque is uneven between the cylinders, or that the exhaust property is deteriorated in a cylinder where the air-fuel ratio is not appropriate.

したがって、数値計算モデルを用いて筒内充填空気量を算出するにあたっては、気筒間のばらつきを考慮する必要がある。特許文献1に記載した吸気量推定装置では、エアフロメータによって検出されたスロットル通過空気量と、吸気管内の気体密度に基づいて算出された吸気管内の気体の増加量とに基づいて各気筒毎の筒内充填空気量を推定し、推定した各気筒毎の筒内充填空気量に基づいて各気筒毎に燃料噴射量を決定するようにしている。これにより気筒間の空燃比のばらつきを無くすように各気筒毎に空燃比を精密に制御することができる。   Therefore, in calculating the cylinder air charge amount using the numerical calculation model, it is necessary to consider the variation among the cylinders. In the intake air amount estimation device described in Patent Document 1, the air flow through the throttle detected by the air flow meter and the increase amount of the gas in the intake pipe calculated based on the gas density in the intake pipe are determined for each cylinder. The in-cylinder charged air amount is estimated, and the fuel injection amount is determined for each cylinder based on the estimated in-cylinder charged air amount for each cylinder. As a result, the air-fuel ratio can be precisely controlled for each cylinder so as to eliminate variations in the air-fuel ratio between the cylinders.

特開2001−234798号公報JP 2001-234798 A 特開2002−70633号公報JP 2002-70633 A

特許文献1の吸気量推定装置のようにスロットル通過空気量と吸気管内の気体密度または吸気管内圧力とに基づいて各気筒毎に筒内充填空気量を推定する場合、全ての運転状態で高精度に筒内充填空気量を推定することができるわけではない。例えば、内燃機関が吸気管内に排気ガスを流入させるEGR機構を備える場合、吸気管内には空気に加えて排気ガス(EGRガス)が流入することになる。このようなEGRガスの流入を考慮して各気筒毎の筒内充填空気量を推定しようとすると、数値計算モデルのモデル式が複雑になると共に数値計算で求められた筒内充填空気量の推定精度は低いものとなる。   When the cylinder charge air amount is estimated for each cylinder on the basis of the amount of air passing through the throttle and the gas density in the intake pipe or the pressure in the intake pipe as in the intake air amount estimation device of Patent Document 1, it is highly accurate in all operating states. However, it is not possible to estimate the in-cylinder charged air amount. For example, when an internal combustion engine includes an EGR mechanism that allows exhaust gas to flow into an intake pipe, exhaust gas (EGR gas) flows into the intake pipe in addition to air. If an attempt is made to estimate the in-cylinder charged air amount for each cylinder in consideration of such inflow of EGR gas, the numerical expression model becomes complicated and the in-cylinder charged air amount obtained by the numerical calculation is estimated. The accuracy is low.

そこで、本発明の目的は、各気筒毎の筒内充填空気量を高精度に推定することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can estimate the in-cylinder charged air amount for each cylinder with high accuracy.

上記課題を解決するために、第1の発明では、スロットル弁よりも吸気下流の吸気管部分内に該スロットル弁を通過した空気以外の流体を流入させることが可能な内燃機関の制御装置であって、スロットル弁を通過するスロットル通過空気量を検出するスロットル通過空気量検出手段と、上記吸気管部分内の圧力を検出する吸気管内圧力検出手段と、上記スロットル通過空気量検出手段によって検出されたスロットル通過空気量と上記吸気管内圧力検出手段によって検出された吸気管部分内の圧力とに基づいて各気筒毎に筒内充填空気量を推定する筒内充填空気量推定手段と、該筒内充填空気量推定手段によって推定された各気筒毎の筒内充填空気量に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備する内燃機関の制御装置において、上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにする流体流入防止手段をさらに具備し、上記筒内充填空気量推定手段は、上記流体流入防止手段によって上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにされているときであって且つ上記吸気管部分内の圧力が所定圧力よりも低いときに推定を行う。
上述したように、スロットル弁を通過した空気以外の流体の流入を考慮して各気筒毎の筒内充填空気量を推定しようとすると、数値計算モデルのモデル式が複雑になると共に数値計算で求められた各気筒毎の筒内充填空気量の推定精度は低いものとなる。第1の発明によれば、流体流入防止手段によりスロットル弁を通過した空気以外の流体が吸気管部分内に流入しないようにされているときに各気筒毎の筒内充填空気量の推定が行われるため、高い精度で各気筒毎の筒内充填空気量を推定することができる場合にのみ推定が行われる。
なお、吸気管内圧力検出手段によって検出されるスロットル弁よりも吸気下流の吸気管部分内の圧力とは、スロットル弁から吸気弁までの吸気管(サージタンク等を含む)内の圧力を意味する。また、スロットル弁を通過した空気以外の流体が吸気管内に流入する場合とは、例えば、後述するEGRガスやパージガスが吸気管内に流入する場合等が挙げられる。
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention is a control device for an internal combustion engine capable of allowing a fluid other than air that has passed through the throttle valve to flow into an intake pipe portion downstream of the throttle valve. The throttle passage air amount detecting means for detecting the throttle passage air amount passing through the throttle valve, the intake pipe pressure detecting means for detecting the pressure in the intake pipe portion, and the throttle passage air amount detecting means. In-cylinder charged air amount estimating means for estimating the in-cylinder charged air amount for each cylinder based on the throttle passage air amount and the pressure in the intake pipe portion detected by the intake pipe pressure detecting means, and the in-cylinder filling An internal combustion engine control device comprising: engine control means for controlling the internal combustion engine based on an in-cylinder charged air quantity for each cylinder estimated by an air quantity estimation means. Fluid inflow prevention means for preventing fluid other than air that has passed through the throttle valve from flowing into the intake pipe portion is further provided, and the in-cylinder charged air amount estimation means is provided by the fluid inflow prevention means by the intake pipe portion. An estimation is performed when fluid other than air that has passed through the throttle valve is prevented from flowing in and when the pressure in the intake pipe portion is lower than a predetermined pressure .
As described above, if it is attempted to estimate the in-cylinder charged air amount for each cylinder in consideration of the inflow of fluid other than air that has passed through the throttle valve, the model formula of the numerical calculation model becomes complicated and is obtained by numerical calculation. The estimated accuracy of the in-cylinder charged air amount for each cylinder is low. According to the first invention, when the fluid inflow prevention means prevents fluid other than air that has passed through the throttle valve from flowing into the intake pipe portion, the in-cylinder charged air amount for each cylinder is estimated. Therefore, the estimation is performed only when the cylinder charge air amount for each cylinder can be estimated with high accuracy.
Note that the pressure in the intake pipe portion downstream of the intake air detected by the intake pipe pressure detection means means the pressure in the intake pipe (including the surge tank) from the throttle valve to the intake valve. The case where fluid other than air that has passed through the throttle valve flows into the intake pipe includes, for example, the case where EGR gas or purge gas described later flows into the intake pipe.

第2の発明では、第1の発明において、上記吸気管部分内に排気ガスを流入させる排気ガス流入機構をさらに具備し、上記流体流入防止手段は、上記排気ガス流入機構によって排気ガスが上記吸気管部分内に流入せしめられないようにすることで、上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにする。   According to a second invention, in the first invention, an exhaust gas inflow mechanism for allowing exhaust gas to flow into the intake pipe portion is further provided, and the fluid inflow prevention means has the exhaust gas introduced into the intake air by the exhaust gas inflow mechanism. By preventing the fluid from flowing into the pipe portion, fluid other than air that has passed through the throttle valve does not flow into the intake pipe portion.

第3の発明では、第1または第2の発明において、内燃機関の燃料供給系統から蒸発した燃料を含む気体を上記吸気管部分内に流入させるパージガス流入機構をさらに具備し、上記流入防止手段は、上記パージガス流入機構によって上記燃料を含む気体が上記吸気管部分内に流入せしめられないようにすることで、上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにする。   According to a third aspect, in the first or second aspect of the present invention, the apparatus further comprises a purge gas inflow mechanism for causing a gas containing fuel evaporated from a fuel supply system of the internal combustion engine to flow into the intake pipe portion. By preventing the gas containing the fuel from flowing into the intake pipe portion by the purge gas inflow mechanism, fluid other than air that has passed through the throttle valve does not flow into the intake pipe portion. .

上記課題を解決するために、第4の発明では、スロットル弁を通過するスロットル通過空気量を検出するスロットル通過空気量検出手段と、上記スロットル弁よりも吸気下流の吸気管部分内の圧力を検出する吸気管内圧力検出手段と、上記スロットル通過空気量検出手段によって検出されたスロットル通過空気量と上記吸気管内圧力検出手段によって検出された吸気管部分内の圧力とに基づいて各気筒毎に筒内充填空気量を推定する筒内充填空気量推定手段と、該筒内充填空気量推定手段によって推定された各気筒毎の筒内充填空気量に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備し、上記筒内充填空気量推定手段は、上記吸気管部分内の圧力が所定圧力よりも低いときに推定を行う。
吸気管内圧力がスロットル弁の吸気上流における吸気管部分内の圧力と同程度の圧力であると、スロットル弁通過空気流量が吸気管内圧力の脈動の影響を受けて脈動する。応答性の低いエアフロメータではこのようなスロットル弁通過空気流量の脈動を高精度に検出するのは困難であり、また応答性の低いエアフロメータを用いてスロットル弁通過空気流量の脈動を高精度に検出できたとしても、スロットル弁通過空気流量の脈動を考慮して各気筒毎の筒内充填空気量を推定しようとすると、数値計算モデルのモデル式が複雑になると共に数値計算で求められた各気筒毎の筒内充填空気量の推定精度は低いものとなる。第4の発明によれば、吸気管部分内の圧力が所定圧力よりも低いときに各気筒毎の筒内充填空気量の推定が行われるため、スロットル弁通過空気流量の脈動が抑制され、その結果、高い精度で各気筒毎の筒内充填空気量を推定することができる場合にのみ推定が行われる。
なお、「所定圧力」とは、スロットル弁の吸気上流における吸気管部分内の圧力よりも低い圧力であり、好ましくはスロットル通過空気流量が吸気管内圧力の脈動の影響をほとんど受けない程度に低い圧力である。
In order to solve the above-mentioned problem, in the fourth invention, a throttle passage air amount detecting means for detecting a throttle passage air amount passing through the throttle valve, and a pressure in an intake pipe portion downstream of the throttle valve are detected. In-cylinder for each cylinder based on the intake pipe pressure detecting means, the throttle passing air quantity detected by the throttle passing air quantity detecting means, and the pressure in the intake pipe portion detected by the intake pipe pressure detecting means. In-cylinder charged air amount estimating means for estimating the charged air amount; and engine control means for controlling the internal combustion engine based on the in-cylinder charged air amount for each cylinder estimated by the in-cylinder charged air amount estimating means. The in-cylinder charged air amount estimation means estimates when the pressure in the intake pipe portion is lower than a predetermined pressure.
If the pressure in the intake pipe is the same as the pressure in the intake pipe portion upstream of the throttle valve, the flow rate of air passing through the throttle valve is affected by the pulsation of the pressure in the intake pipe. It is difficult to detect the pulsation of the air flow through the throttle valve with high accuracy using an air flow meter with low responsiveness, and the pulsation of the air flow through the throttle valve with high accuracy using an air flow meter with low responsiveness. Even if it can be detected, if it is attempted to estimate the in-cylinder charged air amount for each cylinder in consideration of the pulsation of the air flow rate through the throttle valve, the model formula of the numerical calculation model becomes complicated and each numerical value obtained by numerical calculation The estimation accuracy of the in-cylinder charged air amount for each cylinder is low. According to the fourth aspect of the invention, when the pressure in the intake pipe portion is lower than the predetermined pressure, the cylinder charge air amount for each cylinder is estimated. As a result, estimation is performed only when the cylinder air charge amount for each cylinder can be estimated with high accuracy.
The “predetermined pressure” is a pressure lower than the pressure in the intake pipe portion upstream of the intake of the throttle valve, and preferably a pressure that is low enough that the throttle passage air flow rate is hardly affected by the pulsation of the intake pipe pressure. It is.

第5の発明では、第1〜第4の発明のいずれか一つにおいて、上記吸気弁は機関運転状態に応じて作用角が変更され、上記筒内充填空気量算出手段によって算出された筒内充填空気量に基づいて各気筒における実際の作用角を推定する作用角推定手段をさらに具備する。   In a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the intake valve has an in-cylinder calculated by the in-cylinder charged air amount calculating means in which an operating angle is changed according to an engine operating state. A working angle estimating means for estimating an actual working angle in each cylinder based on the amount of charged air is further provided.

第1〜第3の発明によれば、流体流入防止手段によりスロットル弁を通過した空気以外の流体が吸気管部分内に流入しないようにされているときに各気筒毎の筒内充填空気量の推定が行われるため、高精度に各気筒毎の筒内充填空気量を推定することができる場合にのみ推定が行われる。よって、各気筒毎の筒内充填空気量を高精度に推定することができる。 According to the first to third aspects of the invention, when the fluid inflow prevention means prevents fluid other than air that has passed through the throttle valve from flowing into the intake pipe portion, Since the estimation is performed, the estimation is performed only when the cylinder air charge amount for each cylinder can be estimated with high accuracy. Therefore, the cylinder air charge amount for each cylinder can be estimated with high accuracy.

第4および第5の発明によれば、吸気管部分内の圧力が所定圧力よりも低いときに筒内充填空気量の推定が行われるため、スロットル弁通過空気流量の脈動が抑制され、その結果、高い精度で各気筒毎の筒内充填空気量を推定することができる場合にのみ推定が行われる。よって、各気筒毎の筒内充填空気量を高精度に推定することができる。   According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the cylinder charge air amount is estimated when the pressure in the intake pipe portion is lower than the predetermined pressure, so that the pulsation of the air flow rate through the throttle valve is suppressed, and as a result, The estimation is performed only when the cylinder air charge amount for each cylinder can be estimated with high accuracy. Therefore, the cylinder air charge amount for each cylinder can be estimated with high accuracy.

以下、図面を参照して本発明の第一実施形態について説明する。図1に概略的に示した機関本体1は筒内噴射型火花点火式内燃機関を示す。しかしながら、本発明を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。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The engine body 1 schematically shown in FIG. 1 represents a direct injection spark ignition type internal combustion engine. However, the present invention may be applied to another spark ignition internal combustion engine or a compression self-ignition internal combustion engine.

図1に示したように、本発明の第一実施形態では機関本体1はシリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には各気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。さらに、図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。またピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。吸気弁6には可変動弁機構13が取付けられており、これにより吸気弁6の位相角および作用角が変更せしめられる。   As shown in FIG. 1, in the first embodiment of the present invention, the engine body 1 includes a cylinder block 2, a piston 3 that reciprocates within the cylinder block 2, and a cylinder head 4 fixed on the cylinder block 2. It has. A combustion chamber 5 is formed between the piston 3 and the cylinder head 4. In the cylinder head 4, an intake valve 6, an intake port 7, an exhaust valve 8, and an exhaust port 9 are arranged for each cylinder. Further, as shown in FIG. 1, a spark plug 10 is disposed at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve 11 is disposed around the inner wall surface of the cylinder head 4. A cavity 12 extending from the lower side of the fuel injection valve 11 to the lower side of the spark plug 10 is formed on the top surface of the piston 3. A variable valve mechanism 13 is attached to the intake valve 6, whereby the phase angle and operating angle of the intake valve 6 are changed.

各気筒の吸気ポート7は吸気枝管14を介してサージタンク15に連結され、サージタンク15は吸気管16を介してエアクリーナ17に連結される。吸気管16内にはステップモータ18によって駆動されるスロットル弁19が配置される。また、スロットル弁19上流の吸気管16には、吸気管16を通過する空気(吸気ガス)の流量を検出するためのエアフロメータ20が配置される。一方、各気筒の排気ポート9は排気管21に連結され、この排気管21は排気浄化装置22に連結される。燃料タンク(図示せず)等には燃料タンク等内の蒸発燃料を蓄えるためのキャニスタ23に連結され、キャニスタ23はパージ制御弁24を介してスロットル弁19下流において吸気管16に連結される。   The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 15 via an intake branch pipe 14, and the surge tank 15 is connected to an air cleaner 17 via an intake pipe 16. A throttle valve 19 driven by a step motor 18 is disposed in the intake pipe 16. An air flow meter 20 for detecting the flow rate of air (intake gas) passing through the intake pipe 16 is disposed in the intake pipe 16 upstream of the throttle valve 19. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to an exhaust pipe 21, which is connected to an exhaust purification device 22. A fuel tank (not shown) or the like is connected to a canister 23 for storing evaporated fuel in the fuel tank or the like. The canister 23 is connected to the intake pipe 16 downstream of the throttle valve 19 via a purge control valve 24.

電子制御ユニット(ECU)31はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具備する。サージタンク15には、吸気管内の空気(吸気ガス)の圧力を検出するための吸気管内圧力センサ40および吸気管内の空気の温度を検出するための吸気管内温度センサ41が設けられており、これら吸気管内圧力センサ40および吸気管内温度センサ41はそれぞれ吸気管内圧力および吸気管内温度に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。   The electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a bidirectional bus 32, a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an input. A port 36 and an output port 37 are provided. The surge tank 15 is provided with an intake pipe pressure sensor 40 for detecting the pressure of air (intake gas) in the intake pipe and an intake pipe temperature sensor 41 for detecting the temperature of the air in the intake pipe. The intake pipe internal pressure sensor 40 and the intake pipe internal temperature sensor 41 generate output voltages proportional to the intake pipe internal pressure and the intake pipe internal temperature, and these output voltages are input to the input port 36 via the corresponding AD converters 38.

また、スロットル弁19の開度を検出するためのスロットル開度センサ42と、内燃機関の周囲の大気温度、または吸気管16に吸入される空気の温度(吸気温)を検出するための大気温度センサ43と、内燃機関の周囲の大気圧力、または吸気管16に吸入される空気の圧力(吸気圧)を検出するための大気圧センサ44とが設けられ、これらセンサの出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、アクセルペダル45にはアクセルペダル45の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ46が接続され、負荷センサ46の出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。クランク角センサ47は例えばクランクシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35ではこのクランク角センサ47の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11、スロットル弁制御用ステップモータ18、およびEGR制御弁制御用ステップモータ24に接続される。   In addition, a throttle opening sensor 42 for detecting the opening of the throttle valve 19 and an atmospheric temperature around the internal combustion engine or an air temperature for detecting the temperature of the air taken into the intake pipe 16 (intake air temperature). A sensor 43 and an atmospheric pressure sensor 44 for detecting the atmospheric pressure around the internal combustion engine or the pressure of the air sucked into the intake pipe 16 (intake pressure) are provided, and the output voltage of these sensors corresponds to the corresponding AD. The signal is input to the input port 36 via the converter 38. A load sensor 46 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 45 is connected to the accelerator pedal 45, and the output voltage of the load sensor 46 is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. The For example, the crank angle sensor 47 generates an output pulse every time the crankshaft rotates 30 degrees, and this output pulse is input to the input port 36. The CPU 35 calculates the engine speed from the output pulse of the crank angle sensor 47. On the other hand, the output port 37 is connected to the spark plug 10, the fuel injection valve 11, the throttle valve control step motor 18, and the EGR control valve control step motor 24 via corresponding drive circuits 39.

ところで、内燃機関の制御装置では、内燃機関の燃焼室5において燃焼される混合気の空燃比を目標空燃比にするためには、吸気弁6が閉弁されたときに燃焼室5内に充填されている空気(吸気ガス)の量(以下、「筒内充填空気量Mc」と称す)を推定し、推定された筒内充填空気量Mcに基づいて混合気の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁11から内燃機関の燃焼室5(または吸気通路)に噴射する燃料の量(以下、「燃料噴射量」と称す)を定めている。したがって、内燃機関の燃焼室5において燃焼される混合気の空燃比を正確に目標空燃比とするためには、筒内充填空気量Mcを正確に推定する必要がある。   By the way, in the control device for the internal combustion engine, in order to set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 5 of the internal combustion engine to the target air-fuel ratio, the combustion chamber 5 is filled when the intake valve 6 is closed. The amount of air (intake gas) that has been performed (hereinafter referred to as “cylinder charged air amount Mc”) is estimated, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is determined to be the target air-fuel ratio based on the estimated cylinder charged air amount Mc. The amount of fuel injected from the fuel injection valve 11 into the combustion chamber 5 (or intake passage) of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “fuel injection amount”) is determined. Therefore, in order to accurately set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber 5 of the internal combustion engine to the target air-fuel ratio, it is necessary to accurately estimate the cylinder charge air amount Mc.

通常、筒内充填空気量Mcは、流量センサ(エアフロメータ)、大気温度センサおよび大気圧センサ等の多数のセンサ、およびこれらセンサからの出力値を引数とした多数のマップから推定される。ところが、このようにマップを用いて筒内充填空気量Mcを推定する場合、推定される筒内充填空気量Mcの値をより正確なものにするためには、必要なマップの数およびその引数の数が多くなる。このようにマップの数が多くなると、マップを保存するためのECUのROMを記憶容量の大きいものにしなければならず、内燃機関の制御装置の製造コストが高くなってしまう。さらに、各マップを作成するにはマップが用いられる内燃機関の形式毎に適合作業を行わなければならないが、この適合作業における測定点はマップの数およびその引数の数に応じて増大するため、マップの数およびその引数の数が多くなると適合作業の工数も増大してしまう。   Usually, the in-cylinder charged air amount Mc is estimated from a large number of sensors such as a flow rate sensor (air flow meter), an atmospheric temperature sensor, and an atmospheric pressure sensor, and a large number of maps using output values from these sensors as arguments. However, when the in-cylinder charged air amount Mc is estimated using the map in this way, in order to make the estimated value of the in-cylinder charged air amount Mc more accurate, the number of necessary maps and their arguments are required. The number of will increase. If the number of maps increases in this way, the ROM of the ECU for storing the maps must have a large storage capacity, which increases the manufacturing cost of the control device for the internal combustion engine. Furthermore, in order to create each map, a calibration operation must be performed for each type of internal combustion engine in which the map is used, but the number of measurement points in this calibration operation increases according to the number of maps and the number of arguments thereof. If the number of maps and the number of arguments increase, the number of man-hours for fitting work will increase.

そこで、マップを用いずに様々なモデルを用いて、数値計算により筒内充填空気量Mcを算出する内燃機関の制御装置が検討されている。このような制御装置では、数値計算を多用することにより必要なマップの数を極力減らすようにしており、これにより適合作業を行う際の工数を大幅に削減しながらも、筒内充填空気量Mcを正確に算出することができる。   In view of this, a control device for an internal combustion engine that calculates the in-cylinder charged air amount Mc by numerical calculation using various models without using a map has been studied. In such a control apparatus, the number of necessary maps is reduced as much as possible by using a lot of numerical calculations. This greatly reduces the number of man-hours for performing the fitting work, but also the in-cylinder charged air amount Mc Can be calculated accurately.

このようなモデルでは、機関運転状態が同一であれば全ての気筒において筒内充填空気量Mcが同量になるものとして筒内充填空気量Mcを求めているものが多い。しかしながら、実際には、製造誤差等により気筒間で吸気弁の開閉弁時期が異なること等により、機関運転状態が同一であっても各気筒間で筒内充填空気量は異なる。   In many of these models, if the engine operating state is the same, the cylinder charge air amount Mc is calculated assuming that the cylinder charge air amount Mc is the same in all cylinders. However, in actuality, the cylinder charge air amount differs between the cylinders even if the engine operating state is the same, for example, because the opening / closing valve timing of the intake valve differs among the cylinders due to manufacturing errors or the like.

このように実際には気筒間で筒内充填空気量が異なるにも関わらず、全ての気筒において筒内充填空気量が同一であるものとして筒内充填空気量を算出し、算出された筒内充填空気量に基づいて燃料噴射量を決定すると、混合気の空燃比が各気筒毎に異なったものとなってしまう。このような状態で内燃機関を運転すると、各気筒毎に発生するトルクが異なったり、空燃比が適切でない気筒では排気性状が悪化したりするといった問題が生じる。   In this way, the cylinder charge air amount is calculated assuming that the cylinder charge air amount is the same in all the cylinders even though the cylinder charge air amount is actually different among the cylinders. If the fuel injection amount is determined based on the charge air amount, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes different for each cylinder. When the internal combustion engine is operated in such a state, there are problems that the torque generated for each cylinder differs, or that the exhaust property deteriorates in a cylinder where the air-fuel ratio is not appropriate.

そこで、本実施形態では、各気筒毎に筒内充填空気量が異なることを考慮して、単位時間当たりにスロットル弁19を通過する空気の流量(以下、「スロットル弁通過空気流量mt」と称す)と、スロットル弁19から吸気弁6までの吸気管16等の部分(以下、「吸気管部分」と称す)内に存在する空気(吸気ガス)の圧力(以下、「吸気管内圧力Pm」と称す)とから、各気筒毎に筒内充填空気量Mcを算出するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, taking into consideration that the cylinder charge air amount differs for each cylinder, the flow rate of air passing through the throttle valve 19 per unit time (hereinafter referred to as “throttle valve passage air flow rate mt”). ) And the pressure (hereinafter referred to as “intake pipe pressure Pm”) of air (intake gas) existing in a portion of the intake pipe 16 and the like from the throttle valve 19 to the intake valve 6 (hereinafter referred to as “intake pipe portion”). In-cylinder charged air amount Mc is calculated for each cylinder.

以下、図2および図3を参照して、筒内充填空気量の算出方法について説明する。なお、図2は、吸気管部分におけるモデル(以下、「吸気管モデル」と称す)の基本概念を示している。図3(a)は、クランク角に対する流量の変化を示している。図3中の実線mtはスロットル弁通過空気流量を示しており、実線mcは全ての気筒への筒内吸入空気流量を示している。また、図3(b)は、クランク角に対する吸気管内圧力の変化を示している。   Hereinafter, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, a method of calculating the in-cylinder charged air amount will be described. FIG. 2 shows a basic concept of a model in the intake pipe portion (hereinafter referred to as “intake pipe model”). FIG. 3A shows a change in the flow rate with respect to the crank angle. The solid line mt in FIG. 3 indicates the throttle valve passing air flow rate, and the solid line mc indicates the in-cylinder intake air flow rate to all the cylinders. FIG. 3B shows a change in the intake pipe pressure with respect to the crank angle.

まず、図2に示した吸気管モデルについて考える。吸気管部分について質量保存則を適用すると、吸気管内圧力Pmと、吸気管部分に流入する空気流量(すなわち、スロットル弁通過空気流量mt)と、吸気管部分から流出する吸気ガスの流量(すなわち、i番気筒への筒内吸入空気流量mci)とには下記式(1)の関係が成り立つ。

Figure 0004534672
ここで、Tmは吸気管部分内に存在する空気の温度(以下、「吸気管内温度」と称す)、Vmは吸気管部分の容積、Raは気体定数を空気の平均分子量で除算した値である。したがって、時刻tからΔt秒間における吸気管内圧力の変化量ΔPmは、式(1)を積分することによって下記式(2)のように表すことができる。
Figure 0004534672
First, consider the intake pipe model shown in FIG. When the law of conservation of mass is applied to the intake pipe portion, the intake pipe pressure Pm, the air flow rate flowing into the intake pipe portion (ie, the throttle valve passage air flow rate mt), and the flow rate of intake gas flowing out from the intake pipe portion (ie, The in-cylinder intake air flow rate mci) to the i-th cylinder holds the relationship of the following formula (1).
Figure 0004534672
Here, Tm is the temperature of air existing in the intake pipe portion (hereinafter referred to as “intake pipe temperature”), Vm is the volume of the intake pipe portion, and Ra is a value obtained by dividing the gas constant by the average molecular weight of air. . Therefore, the amount of change ΔPm in the intake pipe pressure from time t to Δt seconds can be expressed as the following formula (2) by integrating the formula (1).
Figure 0004534672

式(2)より、吸気管部分への流入空気流量(mt)が流出空気流量(mci)よりも多ければ吸気管内圧力が上昇し、少なければ吸気管内圧力が降下し、等しければ吸気管内圧力が一定であり、Δt秒間における吸気管内圧力の変化量ΔPmは吸気管部分内の空気量の変化分に相当することがわかる。なお、機関運転状態が後述するような定常状態にある場合、吸気管部分からの流出空気流量(mci)は吸気弁6の開閉に依存して間欠的であるのに対し、吸気管部分からの流入空気流量(mt)は吸気管部分が緩衝となりその変化が穏やかである。このため、流出空気流量(mci)と流入空気流量(mt)との大小関係は反転を繰り返す(図3(a)参照)。これは、上記式(2)の右辺のカッコ内の値が一定周期で正負反転を繰り返すこと、すなわち吸気管内圧力が一定周期で上昇・降下を繰り返すことを意味し、吸気管内圧力の脈動を表す。   From equation (2), if the inflow air flow rate (mt) to the intake pipe portion is larger than the outflow air flow rate (mci), the intake pipe pressure increases, if it is less, the intake pipe pressure decreases, and if equal, the intake pipe pressure decreases. It can be seen that the amount of change ΔPm in the intake pipe pressure during Δt seconds corresponds to the change in the amount of air in the intake pipe portion. When the engine operating state is in a steady state as will be described later, the outflow air flow rate (mci) from the intake pipe portion is intermittent depending on the opening and closing of the intake valve 6, whereas from the intake pipe portion The inflow air flow rate (mt) is buffered in the intake pipe portion and its change is gentle. For this reason, the magnitude relationship between the outflow air flow rate (mci) and the inflow air flow rate (mt) is repeatedly reversed (see FIG. 3A). This means that the value in parentheses on the right side of the above equation (2) repeats positive and negative inversions at a constant cycle, that is, the intake pipe pressure repeatedly rises and falls at a constant cycle, and represents the pulsation of the intake pipe pressure. .

ここで、図3(a)に示したように各気筒の吸気弁6の開弁期間は重複しないと仮定する。この場合、第i気筒への吸入に関して、吸気管内圧力が最大値Pmmaxをとるのは、吸気管内圧力の時間(クランク角)微分値が零のとき(dPm/dt=0)、すなわちスロットル弁通過空気流量mtと第i気筒への筒内吸入空気流量mciとの大きさが釣合ったとき(mt=mci)であって、筒内吸入ガス量mciが増大しているとき、すなわち上記大きさが釣合うまでスロットル弁通過空気流量mtの方が大きかったときである(このときを時刻を最大値時刻tmaxとする)。一方、第i気筒への吸入に関して、吸気管内圧力が最小値Pmminをとるのは、吸気管内圧力の時間微分値が零のときであって、筒内吸入ガス量mciが減少しているとき、すなわち上記大きさが釣合うまで筒内吸入ガス量mciの方が大きかったときである(このときの時刻を最小値時刻tminとする)。   Here, it is assumed that the valve opening periods of the intake valves 6 of the cylinders do not overlap as shown in FIG. In this case, regarding the intake to the i-th cylinder, the intake pipe pressure takes the maximum value Pmmax when the time (crank angle) differential value of the intake pipe pressure is zero (dPm / dt = 0), that is, through the throttle valve. When the magnitude of the air flow rate mt and the in-cylinder intake air flow rate mci to the i-th cylinder are balanced (mt = mci) and the in-cylinder intake gas amount mci increases, that is, the magnitude Is the time when the throttle valve passage air flow rate mt is larger until the two are balanced (this time is set as the maximum time tmax). On the other hand, regarding the intake to the i-th cylinder, the intake pipe pressure takes the minimum value Pmmin when the time differential value of the intake pipe pressure is zero and the in-cylinder intake gas amount mci is decreased. That is, the cylinder intake gas amount mci is larger until the above-mentioned magnitude is balanced (the time at this time is set as the minimum value time tmin).

したがって、第i気筒への吸気ガスの吸入によって生じる吸気管内圧力の降下量(以下、「吸気管内圧力降下量」と称す)ΔPmdwn(すなわち、吸気管内圧力の最大値Pmmaxと最小値Pmminとの差分)は、下記式(3)のように表すことができる。なお、式(3)の積分項は図3(a)の面積Aに相当し、ΔPmdwnは面積Aに比例することがわかる。したがって、面積Aに対応する空気量は、第i気筒に対応する吸気弁が開弁することによる吸気管内圧力の降下量に相当する第i気筒への余分空気量と称することができる。

Figure 0004534672
Therefore, the amount of decrease in the intake pipe pressure caused by intake of intake gas into the i-th cylinder (hereinafter referred to as “intake pipe pressure drop amount”) ΔPmdwn (that is, the difference between the maximum value Pmmax and the minimum value Pmmin of the intake pipe pressure) ) Can be expressed as in the following formula (3). In addition, it turns out that the integral term of Formula (3) is corresponded to the area A of Fig.3 (a), and (DELTA) Pmdwn is proportional to the area A. FIG. Therefore, the air amount corresponding to the area A can be referred to as the excess air amount to the i-th cylinder corresponding to the amount of decrease in the intake pipe pressure due to the opening of the intake valve corresponding to the i-th cylinder.
Figure 0004534672

各気筒の吸気弁6の開弁期間は重複しないとの仮定より、上記式(3)は下記式(4)のように変形することができる。

Figure 0004534672
ここで、式(4)中のスロットル弁通過空気流量mtの積分項は、図3(a)の面積Bに相当し、Mciは図3の面積Aと面積Bとを加算した値となっている。したがって、Mciは第i気筒に対応する吸気弁6の開弁期間中に第i気筒の燃焼室5内に充填されたガス量、すなわち筒内充填空気量に相当する。ただし、厳密に言えば、実際の筒内充填空気量は図3の面積Aおよび面積Bに面積Cを加えた量に相当するため、上記Mciは面積Cに相当するガス量を微少として無視した近似値となっている。 From the assumption that the valve opening periods of the intake valves 6 of the respective cylinders do not overlap, the above equation (3) can be transformed into the following equation (4).
Figure 0004534672
Here, the integral term of the throttle valve passing air flow rate mt in the equation (4) corresponds to the area B in FIG. 3A, and Mci is a value obtained by adding the area A and the area B in FIG. Yes. Therefore, Mci corresponds to the amount of gas charged into the combustion chamber 5 of the i-th cylinder during the valve opening period of the intake valve 6 corresponding to the i-th cylinder, that is, the amount of in-cylinder charged air. Strictly speaking, however, the actual cylinder air filling amount corresponds to the amount obtained by adding area C to area A and area B in FIG. 3, and thus Mci ignores the gas amount corresponding to area C as a small amount. It is an approximate value.

したがって、機関運転状態が定常状態にあって且つ各気筒の吸気弁6の開弁期間が重複しない場合には、スロットル弁通過空気流量mt、吸気管内温度Tm、吸気管内圧力降下量ΔPmdwnを検出または算出することによって、上記式(4)から第i気筒への筒内充填空気量Mciを算出することができる。   Accordingly, when the engine operating state is in a steady state and the valve opening periods of the intake valves 6 of the respective cylinders do not overlap, the throttle valve passage air flow rate mt, the intake pipe temperature Tm, and the intake pipe pressure drop amount ΔPmdwn are detected or By calculating, the in-cylinder charged air amount Mci to the i-th cylinder can be calculated from the above equation (4).

なお、式(4)を実装するにあたっては、式(4)を下記式(5)のように変形してもよい。

Figure 0004534672
式(5)において、Δtdwnは最大値時刻tmaxから最小値時刻tminまでの間の時間であって、吸気管内圧力の降下時間を表す。また、式(5)におけるスロットル弁通過空気流量mtは、最大値時刻tmaxから最小値時刻tminまでの期間、または吸気弁6の開弁期間中にエアフロメータ20の検出値を平均した値である。あるいは、最大値時刻tmaxから最小値時刻tminまでの期間、または吸気弁6の開弁期間中における実際のスロットル弁通過空気流量の変動が小さいことから、これら期間中の特定の時刻におけるエアフロメータ20の検出値であってもよい。同様に、式(5)における吸気管内温度Tmも、上記期間中における吸気管内温度センサ41の検出値を平均した値、または上記期間中の特定の時刻における吸気管内温度センサ41の検出値である。 Note that when the expression (4) is mounted, the expression (4) may be modified as the following expression (5).
Figure 0004534672
In equation (5), Δtdwn is the time between the maximum value time tmax and the minimum value time tmin, and represents the pressure drop time of the intake pipe pressure. Further, the throttle valve passing air flow rate mt in the equation (5) is a value obtained by averaging the detected values of the air flow meter 20 during the period from the maximum value time tmax to the minimum value time tmin or during the valve opening period of the intake valve 6. . Alternatively, since the variation in the actual throttle valve passage air flow rate during the period from the maximum value time tmax to the minimum value time tmin or during the valve opening period of the intake valve 6 is small, the air flow meter 20 at a specific time during these periods. May be a detected value. Similarly, the intake pipe temperature Tm in the equation (5) is also an average value of detection values of the intake pipe temperature sensor 41 during the period, or a detection value of the intake pipe temperature sensor 41 at a specific time during the period. .

ただし、式(4)および式(5)を用いて筒内充填空気量を算出することができるのは、基本的に各気筒の吸気弁6の開弁時期が重複しない場合に限られる。これは、第一実施形態の制御装置を各気筒の吸気弁6の開弁時期が重複している場合について利用すると、算出される各気筒毎の筒内充填空気量Mciの誤差が大きくなってしまうためである。すなわち、図3(a)を用いて説明したように、式(4)または式(5)を用いて筒内充填空気量を算出する場合、筒内充填空気量は面積Cに相当するガス量を微少として無視した近似値となっている。ところが、気筒間の吸気弁6の開弁時期が重複する場合、図4に示したようにスロットル弁通過空気流量mtが大きく、よって面積Cに相当するガス量が無視できないほど大きい。   However, the in-cylinder charged air amount can be calculated using the equations (4) and (5) only when the opening timings of the intake valves 6 of the respective cylinders do not overlap. This is because, when the control device of the first embodiment is used in the case where the opening timing of the intake valve 6 of each cylinder overlaps, the error of the calculated cylinder air charge amount Mci for each cylinder becomes large. It is because it ends. That is, as described with reference to FIG. 3A, when the cylinder charge air amount is calculated using the equation (4) or the equation (5), the cylinder fill air amount is a gas amount corresponding to the area C. Is an approximate value neglected as a small amount. However, when the valve opening timings of the intake valves 6 between the cylinders overlap, the throttle valve passing air flow rate mt is large as shown in FIG. 4, and therefore the gas amount corresponding to the area C is so large that it cannot be ignored.

そこで、各気筒の吸気弁6の開弁時期が重複する場合、各気筒毎の筒内充填空気量Mciのうち、面積Aに相当するガス量以外のガス量を、図3に示したように長方形の面積として求めるのではなく、台形の面積として求めることとしている。すなわち、上記式(5)中のmt・Δtdwnの代わりにmt・(Δtdwn+Δtioc)/2を用いる。ここで、Δtdwnは上述したように吸気管内圧力が最大値Pmmaxをとるときの最大値時刻tmaxと最小値Pmminをとるときの最小値時刻tminとの間の時間であり(Δtdwn=tmin−tmax)、Δtiocは第i気筒の吸気弁6が開弁する時刻(開弁時期)tioと吸気弁6が閉弁する時刻(閉弁時期)ticとの間の時間、すなわち第i気筒の吸気弁6が開弁している時間である(Δtioc=tic−tio)。したがって、本実施形態では、上記式(5)は、下記式(6)のように書き換えて用いられる。

Figure 0004534672
Therefore, when the valve opening timing of the intake valve 6 of each cylinder overlaps, among the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder, the gas amount other than the gas amount corresponding to the area A is as shown in FIG. Instead of obtaining the area of a rectangle, the area of a trapezoid is obtained. That is, mt · (Δtdwn + Δtioc) / 2 is used instead of mt · Δtdwn in the above formula (5). Here, Δtdwn is the time between the maximum value time tmax when the intake pipe pressure takes the maximum value Pmmax and the minimum value time tmin when the minimum value Pmmin is taken (Δtdwn = tmin−tmax). , Δtioc is the time between the time when the intake valve 6 of the i-th cylinder opens (valve opening time) tio and the time when the intake valve 6 closes (valve closing time) tic, that is, the intake valve 6 of the i-th cylinder. Is the time during which the valve is open (Δtioc = tic-tio). Therefore, in the present embodiment, the above formula (5) is rewritten and used as the following formula (6).
Figure 0004534672

式(6)では、ΔPmdwnを含む項が図5(b)中の面積Aに相当するガス量を表し、mtを含む項が図5(b)中の面積Bに相当するガス量を表すため、第i気筒への筒内充填空気量Mciは図5(b)中の面積Aと面積Bとを加算した値となっている。図5(a)から分かるように、面積Aに相当するガス量以外のガス量を台形として求めることにより、図4に示した面積Cに相当するガス量の大部分を筒内充填空気量に含めることができる。したがって、式(6)によれば、筒内充填空気量Mciは、第i気筒の吸気弁6の開弁期間中に第i気筒の燃焼室5内に充填されたガス量をより正確に表す値となっており、各気筒の吸気弁6の開弁時期が重複している場合であっても筒内充填空気量Mciの算出誤差を小さく抑えることができる。   In Expression (6), a term including ΔPmdwn represents a gas amount corresponding to the area A in FIG. 5B, and a term including mt represents a gas amount corresponding to the area B in FIG. The in-cylinder charged air amount Mci to the i-th cylinder is a value obtained by adding the area A and the area B in FIG. As can be seen from FIG. 5 (a), by obtaining a gas amount other than the gas amount corresponding to the area A as a trapezoid, most of the gas amount corresponding to the area C shown in FIG. Can be included. Therefore, according to the equation (6), the in-cylinder charged air amount Mci more accurately represents the amount of gas charged in the combustion chamber 5 of the i-th cylinder during the opening period of the intake valve 6 of the i-th cylinder. Even when the opening timing of the intake valve 6 of each cylinder overlaps, the calculation error of the in-cylinder charged air amount Mci can be suppressed to a small value.

なお、上記実施形態では、サージタンク15に吸気管内温度センサ41が取付けられ、吸気管部分内の吸気ガスの温度を検出しているが、スロットル弁19の吸気上流側に温度センサを取付けるかまたはエアフロメータ20と一体的に温度センサを設け、この温度センサによって検出された温度を吸気管内温度として用いてもよい。これは、特に機関運転状態が定常状態にある場合に、吸気管内温度をスロットル弁19の吸気上流側の空気の温度とほぼ等しいものと近似でき、且つ本実施形態では、第i気筒への筒内充填空気量Mciの算出は機関運転状態が定常状態にあるときに行われることによる。   In the above-described embodiment, the intake pipe temperature sensor 41 is attached to the surge tank 15 to detect the temperature of the intake gas in the intake pipe portion, but the temperature sensor is attached to the intake upstream side of the throttle valve 19 or A temperature sensor may be provided integrally with the air flow meter 20, and the temperature detected by the temperature sensor may be used as the intake pipe temperature. This is because the intake pipe temperature can be approximated to be substantially equal to the temperature of the air upstream of the intake of the throttle valve 19, particularly when the engine operating state is in a steady state, and in this embodiment, the cylinder to the i-th cylinder is approximated. The calculation of the internal charge air amount Mci is performed when the engine operating state is in a steady state.

このように、機関運転状態が定常状態にあるときに各気筒毎の筒内充填空気量を算出することにより、各気筒毎の筒内充填空気量の相対偏差を求めることができる。このため、例えば、上記数値計算モデルとは別のモデルによってスロットル弁開度等から全気筒への筒内充填空気量の平均値を算出することができれば、このように算出された全気筒への筒内充填空気量の平均値に、上記数値計算モデルによって算出された各気筒毎の筒内充填空気量の相対偏差を乗算することで、各気筒毎の筒内充填空気量が算出される。この場合、上記スロットル弁開度等から全気筒への筒内充填空気量の平均値を算出するモデルが機関運転状態が過渡状態にあるときに対応するモデルであれば、機関運転状態が過渡状態にあっても各気筒毎の筒内充填空気量を算出することができる。   Thus, by calculating the in-cylinder charged air amount for each cylinder when the engine operating state is in a steady state, the relative deviation of the in-cylinder charged air amount for each cylinder can be obtained. Therefore, for example, if the average value of the in-cylinder charged air amount to all the cylinders can be calculated from the throttle valve opening etc. by a model different from the above numerical calculation model, The in-cylinder charged air amount for each cylinder is calculated by multiplying the average value of the in-cylinder charged air amount by the relative deviation of the in-cylinder charged air amount for each cylinder calculated by the numerical calculation model. In this case, if the model for calculating the average value of the in-cylinder charged air amount to all cylinders from the throttle valve opening etc. is a model corresponding to when the engine operating state is in the transient state, the engine operating state is in the transient state. Even in this case, the in-cylinder charged air amount for each cylinder can be calculated.

ところで、上述したような各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出は、機関運転状態が定常状態にあれば常に正確に行えるわけではなく、機関運転状態が定常状態にあっても各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出精度が低い機関運転状態が存在する。このような機関運転状態としては例えば以下のようなものが挙げられる。   By the way, the calculation of the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder as described above is not always accurate if the engine operating state is in a steady state. There is an engine operating state in which the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount Mci is low. Examples of such engine operating states include the following.

一つ目の運転状態としては内部EGRが行われている状態が挙げられる。多くの内燃機関では、燃焼室5から排出される排気ガス中のNOX濃度を低下させるためまたは燃焼室5内で成層燃焼を行う際にスロットル弁19によるポンピングロスを低減させるために、吸気弁6を介して燃焼室5内の排気ガスの一部を吸気ポート7へ戻して、再び燃焼室5へ流入させる内部EGR機構を有する。本実施形態では、内部EGR機構は、クランクシャフトの回転角度に対するカムシャフトの回転角度を相対的に変更させること等によって吸気弁6等の位相角および作用角を変更させる機械式の可変動弁機構から構成され、吸気弁6の位相角および作用角に応じて燃焼室5から吸気ポート7へ戻される排気ガス(EGRガス)の量が変わる。すなわち、各気筒の排気行程中に吸気弁6が開弁している期間を長くすることで、換言すると排気弁8と吸気弁6とが同時に開弁している(バルブオーバーラップ)期間を長くすることでEGRガスが増大する。逆に、排気行程中に吸気弁6を全く開弁させなければ、または排気弁8と吸気弁6とのバルブオーバーラップ期間が全くなければ、吸気ポート7へ戻されるEGRガスの量は零になる。 The first operating state includes a state in which internal EGR is performed. In many internal combustion engines, an intake valve is used to reduce the NO x concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 or to reduce the pumping loss due to the throttle valve 19 when performing stratified combustion in the combustion chamber 5. 6 has an internal EGR mechanism in which a part of the exhaust gas in the combustion chamber 5 is returned to the intake port 7 via 6 and flows into the combustion chamber 5 again. In this embodiment, the internal EGR mechanism is a mechanical variable valve mechanism that changes the phase angle and operating angle of the intake valve 6 and the like by changing the rotation angle of the camshaft relative to the rotation angle of the crankshaft. The amount of exhaust gas (EGR gas) returned from the combustion chamber 5 to the intake port 7 varies depending on the phase angle and operating angle of the intake valve 6. That is, by extending the period during which the intake valve 6 is open during the exhaust stroke of each cylinder, in other words, the period during which the exhaust valve 8 and the intake valve 6 are simultaneously open (valve overlap) is increased. As a result, the EGR gas increases. Conversely, if the intake valve 6 is not opened at all during the exhaust stroke, or if there is no valve overlap period between the exhaust valve 8 and the intake valve 6, the amount of EGR gas returned to the intake port 7 is zero. Become.

内部EGRが行われていて排気ガスが吸気ポート7内へ戻されている場合、すなわちバルブオーバーラップがある場合、吸気管部分にはスロットル弁19を介して流入する空気に加えてEGRガスが流入せしめられる。図2に示したように吸気管モデルでは、吸気管に流入する気体をスロットル弁通過空気のみとして上記数値計算モデルを作成しているため、上記吸気管モデルは吸気管部分にEGRガスが流入せしめられる場合に対応しておらず、よって吸気管部分にEGRガスが流入せしめられる場合に上記吸気管モデルを用いると、この吸気管モデルによって算出される各気筒毎の筒内充填空気量の算出精度は低いものとなる。一方、吸気管部分にEGRガスが流入せしめられる場合に対応するように数値計算モデルを作成した場合、モデルが複雑になってECU31に対する負荷が大きくなると共に、数値計算モデルでの計算に用いられる運転パラメータが増大して各気筒毎の筒内充填空気量の算出精度が低下する。したがって、内部EGRが行われている場合、すなわちバルブオーバーラップがある場合には、機関運転状態が定常状態にあっても各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出精度は低いものとなってしまう。   When the internal EGR is performed and the exhaust gas is returned into the intake port 7, that is, when there is a valve overlap, the EGR gas flows into the intake pipe portion in addition to the air flowing in through the throttle valve 19. I'm damned. As shown in FIG. 2, in the intake pipe model, the numerical calculation model is created by using only the air passing through the throttle valve as the gas flowing into the intake pipe. Therefore, in the intake pipe model, EGR gas flows into the intake pipe portion. If the intake pipe model is used when EGR gas is allowed to flow into the intake pipe portion, the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount for each cylinder calculated by the intake pipe model is not supported. Is low. On the other hand, when a numerical calculation model is created so as to correspond to the case where EGR gas is caused to flow into the intake pipe portion, the model becomes complicated and the load on the ECU 31 increases, and the operation used for calculation in the numerical calculation model The parameter increases and the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount for each cylinder decreases. Therefore, when the internal EGR is performed, that is, when there is a valve overlap, the accuracy of calculation of the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder is low even if the engine operating state is in a steady state. End up.

二つ目の運転状態としてはパージ制御が行われている状態が挙げられる。本実施形態では、燃料タンク等などの燃料供給系統から蒸発した燃料蒸気を一時的に蓄えるためのキャニスタ23が設けられている。キャニスタ23は、燃料蒸気を吸着し且つ空気を流すと再び燃料蒸気を離脱させる性質を有する活性炭を収容しており、例えば機関停止時等、燃料の蒸発が盛んなときに蒸発燃料をトラップすると共に、機関運転時にはキャニスタの外部から大気を取り入れて、活性炭に吸着している蒸発燃料を離脱させてスロットル弁19下流の吸気管16に吸い込ませ、パージさせている(パージ制御)。蒸発燃料を含んだ空気(以下、「パージガス」と称す)のキャニスタ23から吸気管16への流通は、パージ制御弁24によって行われる。パージ制御弁24の開閉は、機関運転状態に応じて行われ、基本的にパージ制御弁24の開度が大きいほど吸気管16へ流入せしめられるパージガスの流量が多くなる。   The second operating state includes a state where purge control is performed. In the present embodiment, a canister 23 is provided for temporarily storing fuel vapor evaporated from a fuel supply system such as a fuel tank. The canister 23 accommodates activated carbon having a property of adsorbing fuel vapor and releasing the fuel vapor again when air is flown. For example, the canister 23 traps the evaporated fuel when the fuel is actively evaporated, such as when the engine is stopped. During engine operation, air is taken from the outside of the canister, the evaporated fuel adsorbed on the activated carbon is released, and is sucked into the intake pipe 16 downstream of the throttle valve 19 for purging (purge control). The purge control valve 24 distributes air containing evaporated fuel (hereinafter referred to as “purge gas”) from the canister 23 to the intake pipe 16. The opening and closing of the purge control valve 24 is performed according to the engine operating state. Basically, the larger the opening of the purge control valve 24, the larger the flow rate of the purge gas that flows into the intake pipe 16.

パージ制御が行われていてパージガスが吸気管16内へ流入せしめられている場合、すなわちパージ制御弁24が開弁されている場合、吸気管部分にはスロットル弁19を介して流入する空気に加えてパージガスが流入せしめられる。上述したように吸気管モデルでは、吸気管に流入する気体をスロットル弁通過空気量のみとして上記数値計算モデルを作成しているため、パージガスが吸気管部分内に流入せしめられると、この吸気管モデルによって算出される各気筒毎の筒内充填空気量の算出精度は低いものとなる。一方、吸気管部分にパージガスが流入せしめられる場合に対応するように数値計算モデルを作成した場合、モデルが複雑になってECU31に対する負荷が大きくなると共に、数値計算モデルでの計算に用いられる運転パラメータが増大して各気筒毎の筒内充填空気量の算出精度が低下する。したがって、パージ制御が行われている場合、すなわちパージ制御弁24が開弁せしめられている場合には、機関運転状態が定常状態にあっても各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出精度は低いものとなってしまう。   When purge control is being performed and purge gas is flowing into the intake pipe 16, that is, when the purge control valve 24 is open, in addition to the air flowing into the intake pipe portion via the throttle valve 19, Purge gas flows in. As described above, in the intake pipe model, since the above numerical calculation model is created by setting the gas flowing into the intake pipe only as the amount of air passing through the throttle valve, when the purge gas is caused to flow into the intake pipe portion, the intake pipe model The calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount calculated for each cylinder is low. On the other hand, when the numerical calculation model is created so as to correspond to the case where the purge gas is caused to flow into the intake pipe portion, the model becomes complicated and the load on the ECU 31 increases, and the operation parameters used for the calculation in the numerical calculation model Increases and the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount for each cylinder decreases. Therefore, when the purge control is performed, that is, when the purge control valve 24 is opened, the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder even if the engine operating state is in a steady state. Will be low.

三つ目の運転状態としては、吸気管負圧が低い場合、すなわち吸気管部分の圧力が高い場合が挙げられる。上述したように、式(6)を利用する上記吸気管モデルでは、最大値時刻tmaxから最小値時刻tminまでの期間に亘ってスロットル通過空気流量mtがほぼ一定であると近似して各気筒毎の筒内充填空気量が算出されており、式(6)で利用されるスロットル通過空気流量mtは、例えば最大値時刻tmaxから最小値時刻tminまでの期間または吸気弁6の開弁期間中にエアフロメータ20によって検出されたスロットル通過空気流量を平均した値とされている。   The third operating state includes a case where the intake pipe negative pressure is low, that is, a case where the pressure in the intake pipe portion is high. As described above, in the intake pipe model using the equation (6), it is approximated that the throttle passage air flow rate mt is substantially constant over the period from the maximum value time tmax to the minimum value time tmin. The in-cylinder charged air amount is calculated, and the throttle passage air flow rate mt used in the equation (6) is, for example, during the period from the maximum value time tmax to the minimum value time tmin or during the valve opening period of the intake valve 6 The flow rate of air passing through the throttle detected by the air flow meter 20 is averaged.

しかしながら、実際にはスロットル通過空気流量は脈動しており、スロットル通過空気流量の脈動が大きいと、式(6)で近似的に利用されるスロットル通過空気流量mtとの誤差が大きくなり、結果的に上記吸気管モデルで算出される各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出精度が低いものとなってしまう。   However, in actuality, the throttle passage air flow rate pulsates, and if the pulsation of the throttle passage air flow rate is large, an error from the throttle passage air flow rate mt approximately used in the equation (6) increases. In addition, the calculation accuracy of the cylinder air charge amount Mci for each cylinder calculated by the intake pipe model is low.

実際のスロットル通過空気流量の脈動が大きい場合としては、例えば、スロットル弁19のスロットル開度が大きい場合および吸気弁6の作用角が小さい場合が挙げられる。スロットル開度が大きい場合には、吸気管部分にはスロットル弁19を介して空気が流入し易い。このため、吸気管部分の負圧は低く、すなわち吸気管内圧力は高く、スロットル弁19上流における吸気管16内の空気の圧力(以下、「上流吸気管内圧力」と称す)と吸気管内圧力との差圧は小さい。同様に、吸気弁6の作用角が小さい場合には、吸気管部分から吸気弁6を介して燃焼室5内へ流出する空気は少ない。このため、吸気管内圧力は低下しにくく、上流吸気管内圧力と吸気管内圧力との差圧は小さい。   Examples of the case where the actual pulsation of the throttle passage air flow rate is large include a case where the throttle opening of the throttle valve 19 is large and a case where the operating angle of the intake valve 6 is small. When the throttle opening is large, air easily flows into the intake pipe portion via the throttle valve 19. For this reason, the negative pressure in the intake pipe portion is low, that is, the intake pipe internal pressure is high. The differential pressure is small. Similarly, when the operating angle of the intake valve 6 is small, the amount of air flowing out from the intake pipe portion into the combustion chamber 5 via the intake valve 6 is small. For this reason, the intake pipe pressure is unlikely to decrease, and the differential pressure between the upstream intake pipe pressure and the intake pipe pressure is small.

ここで、吸気弁6の開閉によって生じる吸気管内圧力の脈動は、吸気管内圧力と上流吸気管内圧力との差圧が大きいほど、すなわち吸気管部分の負圧が大きいほど、吸気管部分を越えて伝わりにくく、よってスロットル通過空気流量も脈動しにくい。逆に、吸気管内圧力と上流吸気管内圧力との差圧が小さいほど、すなわち吸気管部分の負圧が小さいほど、吸気管部分を越えて伝わり、よってスロットル通過空気流量も脈動し易い。したがって、スロットル弁19のスロットル開度が大きい場合および吸気弁6の作用角が小さい場合に、上記吸気管モデルで算出される各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出精度が低いものとなる。   Here, the pulsation of the intake pipe pressure caused by opening and closing of the intake valve 6 exceeds the intake pipe portion as the differential pressure between the intake pipe pressure and the upstream intake pipe pressure increases, that is, as the negative pressure in the intake pipe portion increases. Therefore, the air flow rate through the throttle is less likely to pulsate. Conversely, the smaller the pressure difference between the intake pipe pressure and the upstream intake pipe pressure, that is, the smaller the negative pressure in the intake pipe portion, the more the pressure is transmitted across the intake pipe portion, and therefore the throttle passage air flow rate is more likely to pulsate. Therefore, when the throttle opening of the throttle valve 19 is large and when the operating angle of the intake valve 6 is small, the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder calculated by the intake pipe model is low. .

このように、機関運転状態が上述した三つの運転状態にある場合には、機関運転状態が定常状態にあっても各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出精度が低い。そこで、本発明では、機関運転状態が上述した三つの運転状態にある場合、各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出を行わないようにしている。これにより、算出精度が低い状態で各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出が行われることが防止され、各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出は常に高い精度で行われるようになり、その結果、常に各気筒毎の筒内充填空気量の相対偏差を正確に求めることができる。   Thus, when the engine operating state is in the three operating states described above, the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder is low even if the engine operating state is in a steady state. Therefore, in the present invention, when the engine operating state is the above-described three operating states, the cylinder charge air amount Mci for each cylinder is not calculated. This prevents the calculation of the cylinder charge air amount Mci for each cylinder in a state where the calculation accuracy is low, so that the calculation of the cylinder charge air amount Mci for each cylinder is always performed with high accuracy. As a result, the relative deviation of the in-cylinder charged air amount for each cylinder can always be accurately obtained.

図6は、筒内充填空気量を算出する時期を決定する算出時期決定制御の制御ルーチンを示す。まず、ステップ101において、機関運転状態が定常状態にあるか否かが判定され、機関運転状態が定常状態にないと判定された場合、すなわち過渡状態にある場合には制御ルーチンが終了せしめられ、筒内充填空気量の算出が行われない。一方、機関運転状態が定常状態にあると判定された場合にはステップ102へと進む。ステップ102では、バルブオーバーラップがあるか否かが判定され、バルブオーバーラップがある場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ102でバルブオーバーラップがないと判定された場合にはステップ103へと進み、パージ制御弁24が閉弁されているか否かが判定される。パージ制御弁24が開弁されていると判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、パージ制御弁24が閉弁されていると判定された場合には、ステップ104へと進む。   FIG. 6 shows a control routine of calculation timing determination control for determining the timing for calculating the cylinder charge air amount. First, in step 101, it is determined whether or not the engine operating state is in a steady state. If it is determined that the engine operating state is not in a steady state, that is, if it is in a transient state, the control routine is terminated. Calculation of the amount of air charged in the cylinder is not performed. On the other hand, if it is determined that the engine operating state is in a steady state, the routine proceeds to step 102. In step 102, it is determined whether or not there is a valve overlap. If there is a valve overlap, the control routine is terminated. On the other hand, if it is determined in step 102 that there is no valve overlap, the routine proceeds to step 103, where it is determined whether or not the purge control valve 24 is closed. When it is determined that the purge control valve 24 is opened, the control routine is terminated. On the other hand, if it is determined that the purge control valve 24 is closed, the routine proceeds to step 104.

ステップ104では、スロットル開度Dtが所定スロットル開度Dtp以下であるか否かが判定される。所定スロットル開度Dtpは、例えば、スロットル通過空気流量が吸気管内圧力の脈動の影響をほとんど受けない程度に吸気管内圧力が低くなるような開度とされる。スロットル開度Dtが所定スロットル開度Dtpよりも大きいと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、スロットル開度Dtが所定スロットル開度Dtp以下であると判定された場合には、ステップ105へと進む。ステップ105では、作用角Anが所定作用角Anp以上であるか否かが判定される。所定作用角Anpは、例えば、スロットル通過空気流量が吸気管内圧力の脈動の影響をほとんど受けない程度に吸気管内圧力が低くなるような作用角とされる。作用角Anが所定作用角Anpよりも小さいと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、作用角Anが所定作用角Anp以上であると判定された場合には、ステップ106へと進む。ステップ106では、スロットル通過空気流量mtおよび吸気管圧力Pmに基づいて上記式(6)を用いて各気筒毎の筒内充填空気量Mciが算出され、制御ルーチンが終了せしめられる。   In step 104, it is determined whether or not the throttle opening Dt is equal to or less than a predetermined throttle opening Dtp. The predetermined throttle opening Dtp is, for example, an opening at which the intake pipe pressure is reduced to such an extent that the throttle-passing air flow rate is hardly affected by the pulsation of the intake pipe pressure. When it is determined that the throttle opening degree Dt is larger than the predetermined throttle opening degree Dtp, the control routine is ended. On the other hand, if it is determined that the throttle opening Dt is equal to or smaller than the predetermined throttle opening Dtp, the routine proceeds to step 105. In step 105, it is determined whether or not the operating angle An is greater than or equal to a predetermined operating angle Anp. The predetermined operating angle Anp is, for example, an operating angle at which the intake pipe pressure is lowered to such an extent that the throttle passage air flow rate is hardly affected by the pulsation of the intake pipe internal pressure. When it is determined that the operating angle An is smaller than the predetermined operating angle Anp, the control routine is ended. On the other hand, if it is determined that the operating angle An is equal to or larger than the predetermined operating angle Anp, the routine proceeds to step 106. In step 106, the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder is calculated based on the throttle passage air flow rate mt and the intake pipe pressure Pm using the above equation (6), and the control routine is terminated.

なお、上記実施形態では、機関運転状態が定常状態であることに加えて、バルブオーバーラップがないこと、パージ制御弁が閉弁していること、スロットル開度が所定スロットル開度以下であること、および作用角が所定作用角以上であることの四つの条件全てを満たしている場合にのみ筒内充填空気量Mciを算出することとしている。しかしながら、これら四つの条件全てを満たしていなくても、これら条件のうち少なくともいずれか一つの条件を満たしていれば、筒内充填空気流量の算出を行ってもよい。また、上記実施形態では、可変動弁機構は機械式であるとしているが、電磁駆動式吸気弁を用いる等、他の可変動弁機構を用いてもよい。   In the above embodiment, in addition to the engine operating state being a steady state, there is no valve overlap, the purge control valve is closed, and the throttle opening is equal to or less than a predetermined throttle opening. The cylinder air charge amount Mci is calculated only when all the four conditions that the working angle is equal to or larger than the predetermined working angle are satisfied. However, even if all of these four conditions are not satisfied, the in-cylinder charged air flow rate may be calculated as long as at least one of these conditions is satisfied. In the above embodiment, the variable valve mechanism is mechanical. However, another variable valve mechanism such as an electromagnetically driven intake valve may be used.

次に、本発明の第一実施形態の制御装置の変更例について説明する。本変更例では、図7に示すように、可変動弁機構が設けられておらず、替わりに排気管21とサージタンク15とが再循環排気ガス(以下、EGRガスという)通路25を介して互いに連結される。EGRガス通路25内にはステップモータ27によって駆動されるEGRガス制御弁26が配置されている。   Next, a modified example of the control device according to the first embodiment of the present invention will be described. In this modified example, as shown in FIG. 7, the variable valve mechanism is not provided. Instead, the exhaust pipe 21 and the surge tank 15 are connected via a recirculated exhaust gas (hereinafter referred to as EGR gas) passage 25. Connected to each other. An EGR gas control valve 26 driven by a step motor 27 is disposed in the EGR gas passage 25.

本変更例では、可変動弁機構による内部EGRを実行することはできないが、替わりにEGRガス通路25を用いた外部EGRを行うことができる。すなわち、EGRガス通路25、EGRガス制御弁26等は外部EGR機構を構成し、この外部EGR機構は内部EGR機構の場合と同様な理由で、燃焼室5から排気ポート9へと排出された排気ガスの一部をサージタンク15内へ流入させて再び燃焼室5へ流入させる。外部EGR機構では、EGRガス制御弁26の開度に応じて排気ポート9からサージタンク15内へ流入する排気ガス(EGRガス)の流量が変わる。   In this modification, internal EGR by the variable valve mechanism cannot be executed, but external EGR using the EGR gas passage 25 can be performed instead. That is, the EGR gas passage 25, the EGR gas control valve 26, etc. constitute an external EGR mechanism, and this external EGR mechanism is exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 to the exhaust port 9 for the same reason as in the case of the internal EGR mechanism. A part of the gas flows into the surge tank 15 and flows into the combustion chamber 5 again. In the external EGR mechanism, the flow rate of the exhaust gas (EGR gas) flowing into the surge tank 15 from the exhaust port 9 changes according to the opening degree of the EGR gas control valve 26.

外部EGRが行われていて排気ガスがサージタンク15内へ流入せしめられている場合、すなわちEGRガス制御弁26が開弁されている場合、吸気管部分にはスロットル弁19を介して流入する空気に加えてEGRガスが流入せしめられる。このため、外部EGRが行われている場合、すなわちEGRガス制御弁26が開弁せしめられている場合には、上述した外部EGRの場合と同様に、機関運転状態が定常状態にあっても各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出精度は低いものとなってしまう。   When external EGR is performed and exhaust gas is allowed to flow into the surge tank 15, that is, when the EGR gas control valve 26 is opened, the air flowing into the intake pipe portion via the throttle valve 19 In addition, EGR gas is allowed to flow. For this reason, when the external EGR is performed, that is, when the EGR gas control valve 26 is opened, as in the case of the external EGR described above, each engine operation state is in a steady state. The calculation accuracy of the cylinder air charge amount Mci for each cylinder is low.

そこで、本変更例では、EGRガス制御弁26が開弁されている場合、各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出を行わないようにしている。これにより、算出精度が低い状態で各気筒毎の筒内充填空気量Mciの算出が行われることが防止され、その結果、常に各気筒毎の筒内充填空気量の相対偏差を正確に求めることができる。   Therefore, in this modified example, when the EGR gas control valve 26 is opened, the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder is not calculated. This prevents the calculation of the cylinder charge air amount Mci for each cylinder in a state where the calculation accuracy is low, and as a result, always obtains the relative deviation of the cylinder charge air amount for each cylinder accurately. Can do.

次に、本発明の第二実施形態の内燃機関の制御装置について説明する。第二実施形態の制御装置は、基本的に第一実施形態の制御装置と同様である。ところで、機関回転数、吸気弁の位相角、吸気管内圧力等、内燃機関の運転パラメータがそれぞれ同一である場合、第i気筒への筒内充填空気量Mciは第i気筒の吸気弁6の作用角によって一意に決定される。例えば、作用角以外の運転パラメータを固定した場合、筒内充填空気量Mciと実際の作用角との関係は図8に示したような曲線となる。したがって、作用角以外の運転パラメータをそれぞれ特定の値またはその近傍の値に固定した状態で、上記実施形態における操作(以下、「空気量算出操作」と称す)よって算出された第i気筒への筒内充填空気量Mciから、図8に示したようなマップに基づいて第i気筒の吸気弁6の実際の作用角を推定することができる。   Next, an internal combustion engine control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. The control device of the second embodiment is basically the same as the control device of the first embodiment. By the way, when the operating parameters of the internal combustion engine, such as the engine speed, the intake valve phase angle, and the intake pipe pressure, are the same, the in-cylinder charged air amount Mci to the i-th cylinder is the function of the intake valve 6 of the i-th cylinder. It is uniquely determined by the corner. For example, when operating parameters other than the operating angle are fixed, the relationship between the in-cylinder charged air amount Mci and the actual operating angle is a curve as shown in FIG. Therefore, the operation parameters other than the operating angle are fixed to a specific value or a value in the vicinity thereof, and the operation to the i-th cylinder calculated by the operation in the above embodiment (hereinafter referred to as “air amount calculation operation”) is performed. From the in-cylinder charged air amount Mci, the actual operating angle of the intake valve 6 of the i-th cylinder can be estimated based on a map as shown in FIG.

具体的には、本実施形態では、作用角以外の運転パラメータ(例えば、機関回転数、吸気弁6の位相角、吸気管内圧力の平均値)が特定の値またはその近傍の値をとる場合における筒内充填空気量と作用角との図8に示したような曲線を予め実験的にまたは計算によって求め、図8に示したようなマップとしてECU31のROM34に保存する。そして、内燃機関の運転中に作用角以外の運転パラメータが上記特定の値またはその近傍の値をとっている場合に、上記空気量算出操作によって各気筒毎の筒内充填空気量Mciを算出する。算出された各気筒毎の筒内充填空気量Mciと、上記ROM34に保存されたマップとから、吸気弁6の実際の作用角を算出する。これにより、本実施形態によれば、比較的正確に吸気弁6の実際の作用角を算出することができる。   Specifically, in the present embodiment, when the operating parameters other than the operating angle (for example, the engine speed, the phase angle of the intake valve 6 and the average value of the intake pipe pressure) take a specific value or a value in the vicinity thereof. Curves as shown in FIG. 8 for the cylinder air charge amount and the working angle are obtained in advance experimentally or by calculation, and stored in the ROM 34 of the ECU 31 as a map as shown in FIG. Then, when the operating parameter other than the operating angle takes the specific value or a value in the vicinity thereof during the operation of the internal combustion engine, the in-cylinder charged air amount Mci for each cylinder is calculated by the air amount calculating operation. . The actual operating angle of the intake valve 6 is calculated from the calculated cylinder charge air amount Mci for each cylinder and the map stored in the ROM 34. Thereby, according to this embodiment, the actual operating angle of the intake valve 6 can be calculated relatively accurately.

ところで、機械式の可変動弁機構13によって吸気弁6が駆動されている場合、可変動弁機構に用いられるカムの摩耗等によりECU31から可変動弁機構へ指令される目標作用角と吸気弁6の実際の作用角との間にずれが生じてしまう。吸気弁6を駆動するために電磁式の吸気弁6の可変動弁機構(図示せず)が設けられた場合、可変動弁機構内に用いられるスプリングの劣化等によりECU31から可変動弁機構へ指令される目標作用角と吸気弁6の実際の作用角との間にずれが生じてしまう。このようなずれが生じると、吸気弁6の作用角を適切に制御することができなくなり、機関出力や燃費または排気性状の悪化を招いてしまう。   When the intake valve 6 is driven by the mechanical variable valve mechanism 13, the target operating angle commanded from the ECU 31 to the variable valve mechanism and the intake valve 6 due to wear of a cam used for the variable valve mechanism or the like. There will be a deviation from the actual operating angle. When a variable valve mechanism (not shown) of the electromagnetic intake valve 6 is provided to drive the intake valve 6, the ECU 31 changes from the ECU 31 to the variable valve mechanism due to deterioration of a spring used in the variable valve mechanism. There is a deviation between the commanded target operating angle and the actual operating angle of the intake valve 6. If such a deviation occurs, the operating angle of the intake valve 6 cannot be controlled appropriately, resulting in deterioration of engine output, fuel consumption, or exhaust properties.

そこで、本実施形態では、空気量算出操作に基づいて算出された実際の作用角がECU31から可変動弁機構へ指令された目標作用角と異なる場合には、算出された実際の作用角と目標作用角との差分を補償するような補正をすることにより、吸気弁6の実際の作用角を常に目標作用角に一致させるようにする。   Therefore, in the present embodiment, when the actual operating angle calculated based on the air amount calculation operation is different from the target operating angle commanded from the ECU 31 to the variable valve mechanism, the calculated actual operating angle and the target By correcting so as to compensate for the difference from the working angle, the actual working angle of the intake valve 6 is always made to coincide with the target working angle.

例えば、推定された実際の作用角と目標作用角とが異なる場合に、これらの差分を算出する。そして、次サイクル以降ではECU31から可変動弁機構へは、目標作用角に上記算出された差分を加算された値が指令される。   For example, when the estimated actual working angle is different from the target working angle, these differences are calculated. Then, after the next cycle, a value obtained by adding the calculated difference to the target operating angle is commanded from the ECU 31 to the variable valve mechanism.

したがって、第二実施形態によれば、吸気弁6の実際の作用角を常に目標作用角に一致させるように制御することにより、すなわち推定された実際の作用角に基づいて内燃機関を制御することにより、機関出力や燃費または排気性状の悪化を抑制することができる。   Therefore, according to the second embodiment, the internal combustion engine is controlled by controlling the actual working angle of the intake valve 6 to always coincide with the target working angle, that is, based on the estimated actual working angle. Thus, deterioration of engine output, fuel consumption, or exhaust properties can be suppressed.

なお、本明細書において、機関運転状態が定常状態にある場合とは、内燃機関の運転パラメータ(例えば、機関回転数、機関負荷、筒内充填空気量等)がほとんど変動せずにほぼ一定に維持されているような運転状態を意味し、一方、機関運転状態が過渡状態にある場合とは、内燃機関の運転パラメータが大きく変動しているような運転状態を意味する。   In this specification, when the engine operating state is in a steady state, the operating parameters of the internal combustion engine (for example, engine speed, engine load, in-cylinder charged air amount, etc.) hardly change and are almost constant. On the other hand, it means that the operating state is maintained, while the case where the engine operating state is in a transient state means an operating state in which the operating parameters of the internal combustion engine vary greatly.

本発明の内燃機関の制御装置が用いられる内燃機関全体を示す図である。It is a figure which shows the whole internal combustion engine in which the control apparatus of the internal combustion engine of this invention is used. 本発明の吸気管モデルの基本概念を示す図である。It is a figure which shows the basic concept of the intake pipe model of this invention. クランク角に対する流量の変化および吸気管内圧力の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the flow volume with respect to a crank angle, and the change of the pressure in an intake pipe. 気筒間で吸気弁6の開弁時期が重複する場合におけるクランク角に対する流量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the flow volume with respect to a crank angle in case the valve opening timing of the intake valve 6 overlaps between cylinders. クランク角に対する流量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the flow volume with respect to a crank angle. 筒内充填空気量を算出する時期を決定する算出時期決定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of calculation time determination control which determines the time which calculates the cylinder filling air amount. 第一実施形態の制御装置の変更例において用いられる内燃機関全体を示す図である。It is a figure which shows the whole internal combustion engine used in the example of a change of the control apparatus of 1st embodiment. 筒内充填空気量と作用角との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between cylinder filling air amount and a working angle.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
5 燃焼室
6 吸気弁
7 吸気ポート
8 排気弁
11 燃料噴射弁
13 可変動弁機構
14 吸気枝管
15 サージタンク
16 吸気管
19 スロットル弁
20 エアフロメータ
23 キャニスタ
31 ECU
40 吸気管内圧力センサ
41 吸気管内温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 5 Combustion chamber 6 Intake valve 7 Intake port 8 Exhaust valve 11 Fuel injection valve 13 Variable valve mechanism 14 Intake branch pipe 15 Surge tank 16 Intake pipe 19 Throttle valve 20 Air flow meter 23 Canister 31 ECU
40 Intake pipe pressure sensor 41 Intake pipe temperature sensor

Claims (5)

スロットル弁よりも吸気下流の吸気管部分内に該スロットル弁を通過した空気以外の流体を流入させることが可能な内燃機関の制御装置であって、
スロットル弁を通過するスロットル通過空気量を検出するスロットル通過空気量検出手段と、
上記吸気管部分内の圧力を検出する吸気管内圧力検出手段と、
上記スロットル通過空気量検出手段によって検出されたスロットル通過空気量と上記吸気管内圧力検出手段によって検出された吸気管部分内の圧力とに基づいて各気筒毎に筒内充填空気量を推定する筒内充填空気量推定手段と、
該筒内充填空気量推定手段によって推定された各気筒毎の筒内充填空気量に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備する内燃機関の制御装置において、
上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにする流体流入防止手段をさらに具備し、
上記筒内充填空気量推定手段は、上記流体流入防止手段によって上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにされているときであって且つ上記吸気管部分内の圧力が所定圧力よりも低いときに推定を行う内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine capable of causing a fluid other than air that has passed through the throttle valve to flow into an intake pipe portion downstream of the throttle valve.
A throttle passage air amount detecting means for detecting a throttle passage air amount passing through the throttle valve;
Intake pipe pressure detection means for detecting the pressure in the intake pipe portion;
In-cylinder for estimating the in-cylinder charged air amount for each cylinder based on the throttle-passing air amount detected by the throttle-passing air amount detecting means and the pressure in the intake pipe portion detected by the intake pipe pressure detecting means Filling air amount estimation means;
An internal combustion engine control device comprising engine control means for controlling the internal combustion engine based on the in-cylinder charged air amount for each cylinder estimated by the in-cylinder charged air amount estimating means;
Fluid inflow prevention means for preventing fluid other than air that has passed through the throttle valve from flowing into the intake pipe portion;
The in-cylinder charged air amount estimation means is configured to prevent fluid other than air that has passed through the throttle valve from flowing into the intake pipe portion by the fluid inflow prevention means and in the intake pipe portion. A control device for an internal combustion engine that estimates when the pressure of the engine is lower than a predetermined pressure .
上記吸気管部分内に排気ガスを流入させる排気ガス流入機構をさらに具備し、上記流体流入防止手段は、上記排気ガス流入機構によって排気ガスが上記吸気管部分内に流入せしめられないようにすることで、上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   An exhaust gas inflow mechanism for allowing exhaust gas to flow into the intake pipe portion is further provided, and the fluid inflow prevention means prevents the exhaust gas from flowing into the intake pipe portion by the exhaust gas inflow mechanism. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein fluid other than air that has passed through the throttle valve does not flow into the intake pipe portion. 内燃機関の燃料供給系統から蒸発した燃料を含む気体を上記吸気管部分内に流入させるパージガス流入機構をさらに具備し、上記流入防止手段は、上記パージガス流入機構によって上記燃料を含む気体が上記吸気管部分内に流入せしめられないようにすることで、上記吸気管部分内に上記スロットル弁を通過した空気以外の流体が流入しないようにする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。   A purge gas inflow mechanism for allowing gas containing fuel evaporated from a fuel supply system of the internal combustion engine to flow into the intake pipe portion; and the inflow prevention means causes the gas containing the fuel to be introduced into the intake pipe by the purge gas inflow mechanism. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein fluid other than air that has passed through the throttle valve does not flow into the intake pipe portion by preventing the fluid from flowing into the portion. 4. スロットル弁を通過するスロットル通過空気量を検出するスロットル通過空気量検出手段と、
上記スロットル弁よりも吸気下流の吸気管部分内の圧力を検出する吸気管内圧力検出手段と、
上記スロットル通過空気量検出手段によって検出されたスロットル通過空気量と上記吸気管内圧力検出手段によって検出された吸気管部分内の圧力とに基づいて各気筒毎に筒内充填空気量を推定する筒内充填空気量推定手段と、
該筒内充填空気量推定手段によって推定された各気筒毎の筒内充填空気量に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備し、
上記筒内充填空気量推定手段は、上記吸気管部分内の圧力が所定圧力よりも低いときに推定を行う内燃機関の制御装置。
A throttle passage air amount detecting means for detecting a throttle passage air amount passing through the throttle valve;
Intake pipe pressure detection means for detecting the pressure in the intake pipe portion downstream of the throttle valve,
In-cylinder for estimating the in-cylinder charged air amount for each cylinder based on the throttle-passing air amount detected by the throttle-passing air amount detecting means and the pressure in the intake pipe portion detected by the intake pipe pressure detecting means Filling air amount estimation means;
Engine control means for controlling the internal combustion engine based on the in-cylinder charged air amount for each cylinder estimated by the in-cylinder charged air amount estimating means,
The in-cylinder charged air amount estimation means is a control device for an internal combustion engine that performs estimation when the pressure in the intake pipe portion is lower than a predetermined pressure.
上記吸気弁は機関運転状態に応じて作用角が変更され、上記筒内充填空気量算出手段によって算出された筒内充填空気量に基づいて各気筒における実際の作用角を推定する作用角推定手段をさらに具備する請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。   The intake valve has a working angle changed according to an engine operating state, and a working angle estimating means for estimating an actual working angle in each cylinder based on the in-cylinder charged air amount calculated by the in-cylinder charged air amount calculating means. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
JP2004252383A 2004-08-31 2004-08-31 Control device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP4534672B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004252383A JP4534672B2 (en) 2004-08-31 2004-08-31 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004252383A JP4534672B2 (en) 2004-08-31 2004-08-31 Control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006070728A JP2006070728A (en) 2006-03-16
JP4534672B2 true JP4534672B2 (en) 2010-09-01

Family

ID=36151620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004252383A Expired - Fee Related JP4534672B2 (en) 2004-08-31 2004-08-31 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4534672B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4930064B2 (en) * 2007-01-12 2012-05-09 トヨタ自動車株式会社 Gas introduction device for internal combustion engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002332884A (en) * 2001-05-01 2002-11-22 Denso Corp Control device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006070728A (en) 2006-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4352830B2 (en) Control device for internal combustion engine
US7025041B2 (en) Cylinder intake air quantity determination device
US6879904B2 (en) Pressure/temperature calculation apparatus
JP4683573B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
US6986337B2 (en) Control device of internal combustion engine
EP1900929B1 (en) Engine control system
JP2004143994A (en) Air intake amount estimation device for internal combustion engine
JP4114574B2 (en) Intake air amount control device and intake air amount control method for internal combustion engine
CN101080561B (en) Device and method for controlling an internal combustion engine
JP3985746B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5240094B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4534672B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4363317B2 (en) In-cylinder charged air amount estimation device for internal combustion engine
JP4348705B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4254389B2 (en) Control device for internal combustion engine
CN100465422C (en) Control device for internal combustion engine
JP4605049B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2006112321A (en) Control device for internal combustion engine
JP4241560B2 (en) Intake air amount estimation device for internal combustion engine
JP5056807B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4696617B2 (en) Control device for multi-cylinder internal combustion engine
JP4032957B2 (en) Intake pipe pressure calculation device and intake pipe temperature calculation device
JPH09317568A (en) Diesel engine abnormality detection device
JP3945510B2 (en) In-cylinder charged air amount estimation device for internal combustion engine
JP3897690B2 (en) Control valve passage gas flow rate calculation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090908

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100525

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100607

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees