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JP7635700B2 - Engine state estimation device - Google Patents
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JP7635700B2 - Engine state estimation device - Google Patents

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JP7635700B2 JP2021183388A JP2021183388A JP7635700B2 JP 7635700 B2 JP7635700 B2 JP 7635700B2 JP 2021183388 A JP2021183388 A JP 2021183388A JP 2021183388 A JP2021183388 A JP 2021183388A JP 7635700 B2 JP7635700 B2 JP 7635700B2
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Description

本発明は、エンジンの状態推定装置に関し、詳しくは、スロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載されるエンジンの状態推定装置に関する。 The present invention relates to an engine state estimation device, and more specifically, to an engine state estimation device that is mounted in an engine device together with an engine equipped with a throttle valve.

従来、この種のエンジンの状態推定装置としては、吸気管に配置されたスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載されるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、エンジンを始動してから第1所定時間が経過するまでは、吸気管内の圧力(インマニ圧)からエンジンの吸入空気量を推定(算出)し、エンジンを始動してから第2所定時間が経過した後は、吸入空気量センサによって検出される吸入空気量からカルマンフィルタ演算により吸入空気量を推定する。カルマンフィルタ演算により吸入空気量の推定が困難な期間であるエンジンを始動してから第1所定時間が経過するまでは、吸気管内の圧力(インマニ圧)からエンジンの吸入空気量を推定(算出)するから、より適正に吸入空気量を推定できるとしている。 Conventionally, as this type of engine state estimation device, one that is mounted on an engine device together with an engine having a throttle valve arranged in the intake pipe has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this device, until a first predetermined time has elapsed since the engine is started, the engine intake air volume is estimated (calculated) from the pressure in the intake pipe (intake manifold pressure), and after a second predetermined time has elapsed since the engine is started, the intake air volume is estimated by Kalman filter calculation from the intake air volume detected by the intake air volume sensor. Since the engine intake air volume is estimated (calculated) from the pressure in the intake pipe (intake manifold pressure) until the first predetermined time has elapsed since the engine is started, which is a period during which it is difficult to estimate the intake air volume by Kalman filter calculation, it is said that the intake air volume can be estimated more accurately.

特開2018-173067号公報JP 2018-173067 A

上述のエンジンの状態推定装置では、エンジンに一時的に失火などの燃焼不良が発生すると、噴射された燃料が爆発しないかまたは爆発が不十分となることから、適正な燃焼が行なわれているときに比して、筒内の圧力が低くなる。この状態で排気バルブが開くと、排気管側から筒内に空気が流入し、筒内の圧力が高くなる。その後、吸気バルブが開いたときに、筒内から吸気管に空気が流れてしまい、筒内に吸入される空気量は少なくなってしまう。したがって、燃焼不良が発生しているときに、燃焼不良が発生していないときと同一の手法で吸入空気量を推定すると、推定した吸入空気量が実際の吸入空気量より過剰となり、燃料噴射制御で過剰な燃料が噴射されてリッチな状態となり、エンジンの燃焼不良が更に継続する場合がある。 In the above-mentioned engine state estimation device, when poor combustion such as a temporary misfire occurs in the engine, the injected fuel does not explode or the explosion is insufficient, and the pressure inside the cylinder becomes lower than when proper combustion is occurring. When the exhaust valve opens in this state, air flows into the cylinder from the exhaust pipe, and the pressure inside the cylinder increases. When the intake valve opens, air flows from the cylinder to the intake pipe, and the amount of air taken into the cylinder becomes small. Therefore, if the intake air amount is estimated using the same method as when poor combustion does not occur when poor combustion occurs, the estimated intake air amount will be more than the actual intake air amount, and excess fuel will be injected by the fuel injection control, resulting in a rich state, and the poor combustion in the engine may continue.

本発明のエンジンの状態推定装置は、エンジンの燃焼不良の継続を抑制することを主目的とする。 The main purpose of the engine state estimation device of the present invention is to prevent the continuation of poor combustion in the engine.

本発明のエンジンの状態推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The engine state estimation device of the present invention employs the following means to achieve the above-mentioned main objective.

本発明のエンジンの状態推定装置は、
吸気管に配置されたスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載され、前記吸気管の圧力から前記エンジンの吸入空気量を推定するエンジンの状態推定装置であって、
前記スロットルバルブの開度から通過する筒内流入空気量を推定し、推定した前記筒内流入空気量と、前記エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、前記吸入空気量の上限値を設定し、
前記吸気管の圧力に基づく仮吸入空気量と、設定した前記上限値と、のうち小さいほうの値を、前記吸入空気量と推定する
ことを要旨とする。
The engine state estimating device of the present invention comprises:
1. An engine state estimating device that is mounted on an engine device together with an engine having a throttle valve disposed in an intake pipe, and estimates an intake air amount of the engine from a pressure in the intake pipe, comprising:
an amount of air flowing into the cylinder from an opening degree of the throttle valve, and an upper limit value of the intake air amount is set using the estimated amount of air flowing into the cylinder and an upper limit coefficient based on a rotation speed of the engine;
The gist of the present invention is that the intake air amount is estimated to be the smaller value between a tentative intake air amount based on the pressure in the intake pipe and the set upper limit value.

この本発明のエンジンの状態推定装置では、スロットルバルブの開度から通過する筒内流入空気量を推定し、推定した筒内流入空気量と、エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、吸入空気量の上限値を設定し、吸気管の圧力に基づいて仮吸入空気量と、設定した前記上限値と、のうち小さいほうの値を吸入空気量と推定する。燃焼不良が生じたときに、次の吸気行程で筒内から吸気管へ流入する空気量は、エンジンの回転数に応じて異なる。したがって、推定したスロットル通過空気量と、エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、吸入空気量の上限値を設定し、吸気管の圧力に基づいて仮吸入空気量と、設定した前記上限値と、のうち小さいほうの値を吸入空気量と推定することにより、燃焼不良が発生したときに、吸入空気量が過剰に推定されることを抑制でき、エンジンの燃焼不良の継続を抑制できる。 In the engine state estimation device of the present invention, the amount of air flowing into the cylinder through the throttle valve opening is estimated, and the upper limit of the intake air amount is set using the estimated amount of air flowing into the cylinder and an upper limit coefficient based on the engine speed, and the intake air amount is estimated to be the smaller of the provisional intake air amount based on the pressure of the intake pipe and the set upper limit. When poor combustion occurs, the amount of air flowing from the cylinder into the intake pipe in the next intake stroke differs depending on the engine speed. Therefore, by setting the upper limit of the intake air amount using the estimated amount of air passing through the throttle and an upper limit coefficient based on the engine speed, and estimating the intake air amount to be the smaller of the provisional intake air amount based on the pressure of the intake pipe and the set upper limit, when poor combustion occurs, it is possible to prevent the intake air amount from being overestimated, and to prevent the engine from continuing to suffer from poor combustion.

こうした本発明のエンジンの状態推定装置において、推定した前記筒内流入空気量に値1より大きい前記上限係数を乗じたものを前記上限値としてもよい。この場合、前記上限係数は、前記エンジンの回転数が所定回転数以上のときには、所定回転数未満のときに比して高く設定してもよい。燃焼不良が生じたときに、次の吸気行程で筒内から吸気管へ流入する空気量は、エンジンの回転数が高いときには低いときに比して大きくなる。そのため、エンジンの回転数が所定回転数以上のときには、所定回転数未満のときに比して高く設定することにより、より適正に上限値を設定できる。 In such an engine state estimation device of the present invention, the upper limit value may be the estimated amount of air flowing into the cylinder multiplied by the upper limit coefficient greater than 1. In this case, the upper limit coefficient may be set higher when the engine speed is equal to or greater than a predetermined speed than when the engine speed is less than the predetermined speed. When poor combustion occurs, the amount of air flowing from the cylinder into the intake pipe in the next intake stroke is greater when the engine speed is high than when it is low. Therefore, by setting the upper limit value higher when the engine speed is equal to or greater than a predetermined speed than when the engine speed is less than the predetermined speed, a more appropriate upper limit value can be set.

また、本発明のエンジンの状態推定装置において、前記エンジンは、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも上流側に配置されたコンプレッサを有する過給機を備え、前記スロットルバルブの開度から前記吸入空気量を推定する第1推定処理と、前記過給機による過給を実行中且つ減速によりスロットルバルブを閉じているときに前記吸気管の圧力から前記吸入空気量を推定する第2推定処理と、を実行し、前記第1推定処理から前記第2推定処理に移行する場合において、前記上限値が前記スロットルバルブの開度から推定される前記吸入空気量より小さいときには、前記上限値を前記スロットルバルブの開度から推定される吸入空気量から徐々に変化させ、前記第2推定処理から前記第1推定処理に移行する場合において、前記上限値が前記スロットルバルブの開度から推定される吸入空気量より小さいときには、前記上限値を前記スロットルバルブの開度から推定される吸入空気量に向けて徐々に変化させてもよい。こうすれば、吸入空気量の急変を抑制できる。 In the engine state estimation device of the present invention, the engine is equipped with a supercharger having a compressor arranged upstream of the throttle valve in the intake pipe, and a first estimation process is performed to estimate the intake air amount from the opening of the throttle valve, and a second estimation process is performed to estimate the intake air amount from the pressure in the intake pipe when supercharging by the supercharger is being performed and the throttle valve is closed due to deceleration. When transitioning from the first estimation process to the second estimation process, if the upper limit value is smaller than the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve, the upper limit value is gradually changed from the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve, and when transitioning from the second estimation process to the first estimation process, if the upper limit value is smaller than the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve, the upper limit value may be gradually changed toward the intake air amount estimated from the opening of the throttle valve. In this way, a sudden change in the intake air amount can be suppressed.

本発明の一実施例としての状態推定装置を備えるエンジン装置10の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an engine system 10 including a state estimation device according to an embodiment of the present invention. エンジン装置10の電子制御ユニット70に入出力される信号の一例を示す説明図である。2 is an explanatory diagram showing an example of signals input to and output from an electronic control unit 70 of the engine device 10. FIG. エアモデルの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an air model. 流量係数推定用マップの一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a map for estimating a flow coefficient; 開口断面積推定用マップの一例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of an opening cross-sectional area estimation map; 関数Φ(Pm/Pa)を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a function Φ(Pm/Pa). スロットルモデルM10についての説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a throttle model M10. 吸気管モデルM20についての説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an intake pipe model M20. 吸気バルブモデルM30についての説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an intake valve model M30. 筒内流入空気量mciおよび筒内充填空気量mcfについての説明図である。4 is an explanatory diagram of the amount of air flowing into the cylinder (mci) and the amount of air charged into the cylinder (mcf). FIG. 上限負荷率設定処理の一例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an example of an upper limit load rate setting process. マップMapの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a map.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, we will explain how to implement the present invention using examples.

図1は、本発明の一実施例としてのエンジンの状態推定装置を備えるエンジン装置10の構成の概略を示す構成図であり、図2は、エンジン装置10の電子制御ユニット70に入出力される信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置10は、図1や図2に示すように、エンジン12と電子制御ユニット70とを備える。このエンジン装置10は、エンジン12からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン12に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両などに搭載される。実施例の状態推定装置としては、電子制御ユニット70が該当する。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of an engine device 10 equipped with an engine state estimation device as one embodiment of the present invention, and Figure 2 is an explanatory diagram showing an example of signals input to and output from an electronic control unit 70 of the engine device 10. As shown in Figures 1 and 2, the engine device 10 of the embodiment includes an engine 12 and an electronic control unit 70. This engine device 10 is mounted on a general vehicle that runs using power from the engine 12, or on various hybrid vehicles that include a motor in addition to the engine 12. The electronic control unit 70 corresponds to the state estimation device of the embodiment.

エンジン12は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張、排気の4行程により動力を出力する4気筒の内燃機関として構成されている。このエンジン12は、エアクリーナ22により清浄された空気を吸気管23に吸入してスロットルバルブ26、サージタンク27の順に通過させると共に吸気管23のサージタンク27よりも下流側で燃料噴射弁28から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。以下、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側の部分を「スロットル上流部23u」といい、スロットルバルブ26よりも下流側の部分を「スロットル下流部23d」という。そして、この混合気を吸気バルブ29を介して燃焼室30に吸入し、点火プラグ31による電気火花により爆発燃焼させて、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン32の往復運動をクランクシャフト14の回転運動に変換する。燃焼室30から排気バルブ33を介して排気管35に排出される排気は、浄化装置37,38を介して外気に排出されると共に排気再循環装置(以下、「EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置」という)40を介して吸気管23のサージタンク27に供給(還流)される。 The engine 12 is configured as a four-cylinder internal combustion engine that uses fuel such as gasoline or diesel to output power through four strokes: intake, compression, expansion, and exhaust. In this engine 12, air cleaned by an air cleaner 22 is drawn into an intake pipe 23, which passes through a throttle valve 26 and a surge tank 27 in that order, and fuel is injected from a fuel injection valve 28 downstream of the surge tank 27 of the intake pipe 23 to mix the air and fuel. Hereinafter, the portion upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23 is referred to as the "throttle upstream portion 23u," and the portion downstream of the throttle valve 26 is referred to as the "throttle downstream portion 23d." Then, this mixture is drawn into a combustion chamber 30 via an intake valve 29, where it is explosively combusted by an electric spark from an ignition plug 31, and the reciprocating motion of a piston 32 pushed down by the energy of the explosive combustion is converted into the rotational motion of a crankshaft 14. The exhaust gas discharged from the combustion chamber 30 to the exhaust pipe 35 through the exhaust valve 33 is discharged to the outside air through the purification devices 37, 38 and is also supplied (recirculated) to the surge tank 27 of the intake pipe 23 through the exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as the "EGR (Exhaust Gas Recirculation) device") 40.

浄化装置37,38は、それぞれ、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する触媒(三元触媒)37a,38aを有する。EGR装置40は、EGR管42とEGRバルブ44とを備える。EGR管42は、排気管35の浄化装置37と浄化装置38との間と吸気管23のサージタンク27とを連絡する。EGRバルブ44は、EGR管42に設けられ、電子制御ユニット70により制御される。このEGR装置40では、EGRバルブ44の開度の調節により、排気管35の排気の還流量が調節されて吸気管23に還流する。エンジン12は、このようにして空気と排気と燃料との混合気を燃焼室30に吸引することができる。 The purification devices 37 and 38 each have a catalyst (three-way catalyst) 37a and 38a that purifies harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). The EGR device 40 includes an EGR pipe 42 and an EGR valve 44. The EGR pipe 42 connects the purification device 37 and the purification device 38 in the exhaust pipe 35 to the surge tank 27 in the intake pipe 23. The EGR valve 44 is provided in the EGR pipe 42 and is controlled by the electronic control unit 70. In this EGR device 40, the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust pipe 35 to the intake pipe 23 is adjusted by adjusting the opening of the EGR valve 44. In this way, the engine 12 can draw a mixture of air, exhaust gas, and fuel into the combustion chamber 30.

また、エンジン12は、可変バルブタイミング装置34を更に備える。可変バルブタイミング装置34は、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングをそれぞれ連続的に変更可能に構成されている。 The engine 12 further includes a variable valve timing device 34. The variable valve timing device 34 is configured to be able to continuously change the opening and closing timing of the intake valve 29 and the exhaust valve 33.

過給機50は、ターボチャージャとして構成されており、タービン51と、コンプレッサ52と、ウェイストゲートバルブ54と、ブローオフバルブ55とを備える。タービン51は、排気管35の浄化装置37よりも上流側に配置されている。コンプレッサ52は、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に配置されており、タービン51に回転軸53を介して連結されている。ウェイストゲートバルブ54は、排気管35のタービン51よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管36に設けられており、電子制御ユニット70により制御される。ブローオフバルブ55は、吸気管23のコンプレッサ52よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管24に設けられており、電子制御ユニット70により制御される。 The supercharger 50 is configured as a turbocharger and includes a turbine 51, a compressor 52, a wastegate valve 54, and a blow-off valve 55. The turbine 51 is disposed upstream of the purification device 37 in the exhaust pipe 35. The compressor 52 is disposed upstream of the throttle valve 26 in the intake pipe 23 and is connected to the turbine 51 via a rotating shaft 53. The wastegate valve 54 is provided in the bypass pipe 36 that connects the upstream side and downstream side of the turbine 51 in the exhaust pipe 35, and is controlled by the electronic control unit 70. The blow-off valve 55 is provided in the bypass pipe 24 that connects the upstream side and downstream side of the compressor 52 in the intake pipe 23, and is controlled by the electronic control unit 70.

この過給機50では、ウェイストゲートバルブ54の開度の調節により、バイパス管36を流通する排気量とタービン51を流通する排気量との配分比が調節され、タービン51の回転駆動力が調節され、コンプレッサ52による圧縮空気量が調節され、エンジン12の過給圧(吸気圧)が調節される。なお、エンジン12は、ウェイストゲートバルブ54が全開のときには、過給機50を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。 In this turbocharger 50, the opening of the wastegate valve 54 is adjusted to adjust the ratio of the exhaust gas flowing through the bypass pipe 36 to the exhaust gas flowing through the turbine 51, thereby adjusting the rotational driving force of the turbine 51, adjusting the amount of air compressed by the compressor 52, and adjusting the supercharging pressure (intake pressure) of the engine 12. When the wastegate valve 54 is fully open, the engine 12 can operate in the same way as a naturally aspirated engine without the turbocharger 50.

また、過給機50では、吸気管23のコンプレッサ52よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ55の開弁により、コンプレッサ52よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ55は、電子制御ユニット70により制御されるバルブに代えて、吸気管23のコンプレッサ52よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁が用いられるものとしてもよい。 In addition, in the turbocharger 50, when the pressure downstream of the compressor 52 in the intake pipe 23 is somewhat higher than the pressure upstream, the blow-off valve 55 opens to release the excess pressure downstream of the compressor 52. Note that instead of a valve controlled by the electronic control unit 70, the blow-off valve 55 may be a check valve that opens when the pressure downstream of the compressor 52 in the intake pipe 23 becomes somewhat higher than the pressure upstream.

インタークーラ25は、吸気管23のコンプレッサ52とスロットルバルブ26との間に配置されている。このインタークーラ25は、コンプレッサ52により圧縮された空気と図示しない冷却装置の冷却水との熱交換を行なう。 The intercooler 25 is disposed between the compressor 52 in the intake pipe 23 and the throttle valve 26. This intercooler 25 exchanges heat between the air compressed by the compressor 52 and the cooling water of a cooling device (not shown).

電子制御ユニット70は、図2に示すように、CPU71やROM72、RAM73、フラッシュメモリ74、入出力ポートを有するマイクロコンピュータを備える。電子制御ユニット70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット70に入力される信号としては、例えば、エンジン12のクランクシャフト14の回転位置を検出するクランクポジションセンサ14aからのクランク角θcrや、エンジン12の冷却水の温度を検出する水温センサ15からの冷却水温Tw、スロットルバルブ26のポジション(開度)を検出するスロットルポジションセンサ26aからのスロットル開度θtを挙げることができる。吸気バルブ29を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ33を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ16からのカム角θci,θcoも挙げることができる。吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ23aからの吸入空気量Qaや、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられた吸気温センサ23tからの吸気温Ta、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ23bからの吸気圧Paも挙げることができる。サージタンク27に取り付けられた圧力センサ27aからの吸気管23のスロットル下流部23dの気体の圧力である第1下流部圧Psや、サージタンク27に取り付けられた温度センサ27tからの吸気管23のスロットル下流部23dの空気の温度である下流部温Tsも挙げることができる。排気管35の浄化装置37よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ39aからのフロント空燃比AF1や、排気管35の浄化装置37と浄化装置38との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ39bからのリヤ空燃比AF2も挙げることができる。EGRバルブ44の開度を検出する開度センサ45からのEGRバルブ44の開度θegrも挙げることができる。吸気管23のコンプレッサ52とインタークーラ25との間に取り付けられた過給圧センサ23cからの過給圧Pcを挙げることができる。 As shown in FIG. 2, the electronic control unit 70 includes a microcomputer having a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, a flash memory 74, and input/output ports. Signals from various sensors are input to the electronic control unit 70 through the input ports. Examples of signals input to the electronic control unit 70 include the crank angle θcr from the crank position sensor 14a that detects the rotational position of the crankshaft 14 of the engine 12, the cooling water temperature Tw from the water temperature sensor 15 that detects the temperature of the cooling water of the engine 12, and the throttle opening θt from the throttle position sensor 26a that detects the position (opening) of the throttle valve 26. Cam angles θci and θco from the cam position sensor 16 that detects the rotational position of the intake camshaft that opens and closes the intake valve 29 and the rotational position of the exhaust camshaft that opens and closes the exhaust valve 33 can also be mentioned. Other examples include the intake air amount Qa from the air flow meter 23a attached upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23, the intake air temperature Ta from the intake air temperature sensor 23t attached upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23, and the intake air pressure Pa from the intake air pressure sensor 23b attached upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23. Other examples include the first downstream pressure Ps, which is the pressure of the gas at the throttle downstream portion 23d of the intake pipe 23, from the pressure sensor 27a attached to the surge tank 27, and the downstream temperature Ts, which is the temperature of the air at the throttle downstream portion 23d of the intake pipe 23, from the temperature sensor 27t attached to the surge tank 27. Other examples include the front air-fuel ratio AF1 from the front air-fuel ratio sensor 39a attached upstream of the purification device 37 of the exhaust pipe 35, and the rear air-fuel ratio AF2 from the rear air-fuel ratio sensor 39b attached between the purification device 37 and the purification device 38 of the exhaust pipe 35. Another example is the opening degree θegr of the EGR valve 44 from the opening degree sensor 45 that detects the opening degree of the EGR valve 44. Another example is the boost pressure Pc from the boost pressure sensor 23c installed between the compressor 52 of the intake pipe 23 and the intercooler 25.

電子制御ユニット70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット70から出力される信号としては、例えば、エンジン12のスロットルバルブ26への制御信号や、燃料噴射弁28への制御信号、点火プラグ31への制御信号、可変バルブタイミング装置34への制御信号を挙げることができる。EGRバルブ44への制御信号も挙げることができる。ウェイストゲートバルブ54への制御信号や、ブローオフバルブ55への制御信号を挙げることができる。 Various control signals are output from the electronic control unit 70 via the output port. Examples of signals output from the electronic control unit 70 include a control signal to the throttle valve 26 of the engine 12, a control signal to the fuel injection valve 28, a control signal to the spark plug 31, and a control signal to the variable valve timing device 34. A control signal to the EGR valve 44 is also included. Examples of signals include a control signal to the wastegate valve 54 and a control signal to the blow-off valve 55.

電子制御ユニット70は、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに基づいて、エンジン12の回転数Neを演算する。また、電子制御ユニット70は、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neとに基づいて、負荷率(エンジン12の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合)KLを演算する。更に、電子制御ユニット70は、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに対するカムポジションセンサ16からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θci,θcoの角度(θci-θcr),(θco-θcr)に基づいて、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VToを演算する。 The electronic control unit 70 calculates the rotation speed Ne of the engine 12 based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. The electronic control unit 70 also calculates the load factor KL (the ratio of the volume of air actually taken in one cycle to the stroke volume per cycle of the engine 12) based on the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the rotation speed Ne of the engine 12. Furthermore, the electronic control unit 70 calculates the opening and closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 based on the angles (θci-θcr) and (θco-θcr) of the cam angles θci and θco of the intake camshaft and the exhaust camshaft from the cam position sensor 16 relative to the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a.

こうして構成された実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置10では、電子制御ユニット70のCPU71は、エンジン12の要求負荷率KL*に基づいて、エンジン12の運転制御(吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、可変バルブタイミング制御)やEGR制御、過給制御を行なう。吸入空気量制御については後述する。燃料噴射制御では、燃料噴射弁28からの燃料噴射量を制御する。点火制御では、点火プラグ31の点火時期を制御する。可変バルブタイミング制御では、可変バルブタイミング装置34により吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングを制御する。EGR制御では、EGRバルブ44の開度を制御する。過給制御では、ウェイストゲートバルブ54の開度を制御する。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimation device of the embodiment configured in this way, the CPU 71 of the electronic control unit 70 performs operation control of the engine 12 (intake air amount control, fuel injection control, ignition control, variable valve timing control), EGR control, and supercharging control based on the required load rate KL* of the engine 12. The intake air amount control will be described later. In the fuel injection control, the amount of fuel injected from the fuel injection valve 28 is controlled. In the ignition control, the ignition timing of the spark plug 31 is controlled. In the variable valve timing control, the variable valve timing device 34 controls the opening and closing timing of the intake valve 29 and the exhaust valve 33. In the EGR control, the opening degree of the EGR valve 44 is controlled. In the supercharging control, the opening degree of the wastegate valve 54 is controlled.

次に、実施例のエンジン装置10における吸入空気量制御について説明する。吸入空気量制御は、負荷率(エンジン12の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合)KLを上限負荷率KLmaxで上限ガードしたものを制御用負荷率KLexeに設定し(負荷率KLと上限負荷率KLmaxのうち小さいほうの値を制御用負荷率KLexeに設定し)、制御用負荷率KLexeが要求負荷率KL*となるようにスロットルバルブ26の開度を調整する。負荷率KLは、基本的には、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neとに基づいて演算される。しかし、過給機50が過給を行なっている状態で減速によりスロットル開度θtが値0になっているときは、過給による残圧の影響でエアフローメータ23aによる検出値の精度が悪くなり、負荷率KLの精度が悪くなる。そのため、過給機50が過給を行なっている状態で減速によりスロットル開度θtが値0になっているときは、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ23bからの吸気圧(吸気管23内の圧力)Paと負荷率設定用マップとから負荷率KLを導出する。負荷率設定用マップは、エンジン12が適正に燃焼している場合の吸気圧Paと負荷率KLとの関係として予め実験や解析などにより定められたマップである。上限負荷率KLmaxは、後述するエアモデルを用いて演算される。実施例では、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neとから演算する負荷率KLを用いた吸入空気量制御を「LJ制御」と称することがある。また、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ23bからの吸気圧Paと負荷率設定用マップとから導出される負荷率KLを用いた吸入空気量制御を「DJ制御」と称することがある。 Next, the intake air amount control in the engine device 10 of the embodiment will be described. In the intake air amount control, the load rate KL (the ratio of the volume of air actually taken in one cycle to the stroke volume per cycle of the engine 12) is set to the upper limit load rate KLmax as the control load rate KLexe (the smaller value of the load rate KL and the upper limit load rate KLmax is set to the control load rate KLexe), and the opening of the throttle valve 26 is adjusted so that the control load rate KLexe becomes the required load rate KL*. The load rate KL is basically calculated based on the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the rotation speed Ne of the engine 12. However, when the throttle opening θt becomes 0 due to deceleration while the supercharger 50 is performing supercharging, the accuracy of the detection value by the air flow meter 23a deteriorates due to the influence of the residual pressure due to supercharging, and the accuracy of the load rate KL deteriorates. Therefore, when the throttle opening θt is set to 0 due to deceleration while the turbocharger 50 is performing turbocharging, the load rate KL is derived from the intake pressure (pressure in the intake pipe 23) Pa from the intake pressure sensor 23b attached upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23 and a load rate setting map. The load rate setting map is a map determined in advance by experiments, analysis, etc. as a relationship between the intake pressure Pa and the load rate KL when the engine 12 is burning properly. The upper limit load rate KLmax is calculated using an air model described later. In the embodiment, the intake air amount control using the load rate KL calculated from the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the rotation speed Ne of the engine 12 may be referred to as "LJ control". In addition, the intake air amount control using the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b attached upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23 and the load rate KL derived from the load rate setting map may be referred to as "DJ control".

ここで、エアモデルについて説明する。実施例のエンジン装置10では、電子制御ユニット70のCPU71は、図3のエアモデルを用いて、スロットル通過空気量mtや第2下流部圧Pm、下流部温Tm、筒内流入空気量mci、下流部体積Vm、筒内充填空気量mcfを演算する(推定する)。ここで、スロットル通過空気量mtは、単位時間当たりにスロットルバルブ26を通過する空気の流量である。第2下流部圧Pmは、現在のスロットル開度θtに応じた吸気管23のスロットル下流部23dの気体の圧力である。下流部温Tmは、スロットル下流部23dの空気の温度である。筒内流入空気量mciは、単位時間当たりに燃焼室30に流入する空気の流量(スロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量を平均化した値)である。下流部体積Vmは、スロットル下流部23dの体積である。筒内充填空気量mcfは、吸気バルブ29が閉弁したときに燃焼室30内に充填されている空気の量である。演算したスロットル通過空気量mtや第2下流部圧Pm、下流部温Tm、筒内流入空気量mci、下流部体積Vm、筒内充填空気量mcfのうち、筒内充填空気量mcfは、エンジン12の吸入空気量制御に用いられる。 Here, the air model will be described. In the engine device 10 of the embodiment, the CPU 71 of the electronic control unit 70 uses the air model of FIG. 3 to calculate (estimate) the throttle passing air amount mt, the second downstream pressure Pm, the downstream temperature Tm, the cylinder inflow air amount mci, the downstream volume Vm, and the cylinder filling air amount mcf. Here, the throttle passing air amount mt is the flow rate of air passing through the throttle valve 26 per unit time. The second downstream pressure Pm is the pressure of the gas in the throttle downstream portion 23d of the intake pipe 23 according to the current throttle opening θt. The downstream temperature Tm is the temperature of the air in the throttle downstream portion 23d. The cylinder inflow air amount mci is the flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 per unit time (the average value of the flow rate of air flowing from the throttle downstream portion 23d into the combustion chamber 30 of all cylinders). The downstream volume Vm is the volume of the throttle downstream portion 23d. The cylinder air charge amount mcf is the amount of air that is charged in the combustion chamber 30 when the intake valve 29 is closed. Of the calculated throttle passing air amount mt, the second downstream pressure Pm, the downstream temperature Tm, the cylinder inflow air amount mci, the downstream volume Vm, and the cylinder air charge amount mcf, the cylinder air charge amount mcf is used to control the intake air amount of the engine 12.

図3のエアモデルは、スロットルモデルM10と、吸気管モデルM20と、吸気バルブモデルM30と、を有する。スロットルモデルM10には、スロットル開度θtや吸気温Ta、吸気圧Pa、第2下流部圧Pmが入力される。スロットル開度θtは、スロットルポジションセンサ26aにより検出された値が入力される。吸気温Taは、吸気温センサ23tにより検出された値が入力される。吸気圧Paは、吸気圧センサ23bにより検出された値が入力される。第2下流部圧Pmは、吸気管モデルM20により演算された値が入力される。スロットルモデルM10は、スロットル開度θtや吸気温Ta、吸気圧Pa、第2下流部圧PmをスロットルモデルM10のモデル式に代入してスロットル通過空気量mtを演算し、演算したスロットル通過空気量mtを吸気管モデルM20に出力する。 The air model in FIG. 3 has a throttle model M10, an intake pipe model M20, and an intake valve model M30. The throttle model M10 receives the throttle opening θt, intake air temperature Ta, intake pressure Pa, and second downstream pressure Pm. The throttle opening θt is input as a value detected by the throttle position sensor 26a. The intake air temperature Ta is input as a value detected by the intake air temperature sensor 23t. The intake pressure Pa is input as a value detected by the intake pressure sensor 23b. The second downstream pressure Pm is input as a value calculated by the intake pipe model M20. The throttle model M10 calculates the throttle passing air volume mt by substituting the throttle opening θt, intake air temperature Ta, intake pressure Pa, and second downstream pressure Pm into the model formula of the throttle model M10, and outputs the calculated throttle passing air volume mt to the intake pipe model M20.

吸気管モデルM20には、吸気温Taやスロットル通過空気量mt、筒内流入空気量mci、下流部体積Vmが入力される。吸気温Taは、吸気温センサ23tにより検出された値が入力される。スロットル通過空気量mtは、スロットルモデルM10により演算され値が入力される。筒内流入空気量mciは、吸気バルブモデルM30により演算された値が入力される。下流部体積Vmは、下流部体積ベース値Vm0が入力される。下流部体積ベース値Vm0は、スロットル下流部23dの体積のベース値(例えば、エンジン装置10の製造完了時の値)として予め定められた値である。吸気管モデルM20は、吸気温Taやスロットル通過空気量mt、筒内流入空気量mci、下流部体積Vmを吸気管モデルM20のモデル式に代入して第2下流部圧Pmおよび下流部温Tmを演算し、演算した第2下流部圧PmをスロットルモデルM10および吸気バルブモデルM30に出力すると共に、演算した下流部温Tmを吸気バルブモデルM30に出力する。 The intake pipe model M20 receives as input the intake temperature Ta, the throttle air flow rate mt, the cylinder inflow air flow rate mci, and the downstream volume Vm. The intake temperature Ta is input as a value detected by the intake temperature sensor 23t. The throttle air flow rate mt is input as a value calculated by the throttle model M10. The cylinder inflow air flow rate mci is input as a value calculated by the intake valve model M30. The downstream volume Vm is input as the downstream volume base value Vm0. The downstream volume base value Vm0 is a value that is predetermined as a base value for the volume of the throttle downstream section 23d (for example, the value at the time of completion of manufacturing the engine device 10). The intake pipe model M20 substitutes the intake air temperature Ta, the throttle air flow rate mt, the cylinder inflow air flow rate mci, and the downstream volume Vm into the model formula of the intake pipe model M20 to calculate the second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm, and outputs the calculated second downstream pressure Pm to the throttle model M10 and the intake valve model M30, and also outputs the calculated downstream temperature Tm to the intake valve model M30.

吸気バルブモデルM30には、吸気温Taや回転数Ne、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、第2下流部圧Pm、下流部温Tmが入力される。吸気温Taは、吸気温センサ23tにより検出された値が入力される。回転数Neは、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに基づいて演算された値が入力される。吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VToは、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに対するカムポジションセンサ16からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θci,θcoの角度(θci-θcr),(θco-θcr)に基づいて演算された値が入力される。第2下流部圧Pmおよび下流部温Tmは、吸気管モデルM20により演算された値が入力される。吸気バルブモデルM30は、吸気温Taや回転数Ne、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、第2下流部圧Pm、下流部温Tmを吸気バルブモデルM30のモデル式に代入して筒内流入空気量mciを演算し、これを筒内充填空気量mcfに変換して出力すると共に吸気管モデルM20に出力する。 The intake valve model M30 receives the intake air temperature Ta, the rotation speed Ne, the opening and closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm. The intake air temperature Ta is inputted with a value detected by the intake air temperature sensor 23t. The rotation speed Ne is inputted with a value calculated based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. The opening and closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 are inputted with values calculated based on the cam angles θci and θco of the intake camshaft and the exhaust camshaft from the cam position sensor 16 (θci-θcr), (θco-θcr) relative to the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. The second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm are inputted with values calculated by the intake pipe model M20. The intake valve model M30 substitutes the intake temperature Ta, the rotation speed Ne, the opening and closing timing VTi, VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm into the model formula of the intake valve model M30 to calculate the amount of air flowing into the cylinder mci, converts this to the amount of air filled in the cylinder mcf, and outputs it to the intake pipe model M20.

スロットルモデルM10、吸気管モデルM20、吸気バルブモデルM30の詳細について順に説明する。最初に、スロットルモデルM10の詳細について説明する。スロットルモデルM10は、式(1)に示すように、スロットル開度θtと吸気温Taと吸気圧Paと第2下流部圧Pmとを用いてスロットル通過空気量mtを演算する。 The throttle model M10, the intake pipe model M20, and the intake valve model M30 will be described in detail in order. First, the throttle model M10 will be described in detail. The throttle model M10 calculates the throttle passing air volume mt using the throttle opening θt, the intake temperature Ta, the intake pressure Pa, and the second downstream pressure Pm, as shown in equation (1).

Figure 0007635700000001
Figure 0007635700000001

ここで、式(1)中、「μ(θt)」は、スロットルバルブ26における流量係数である。この流量係数μ(θt)は、実施例では、スロットル開度θtを流量係数推定用マップに適用して推定される。ここで、流量係数推定用マップは、スロットル開度θtと流量係数μ(θt)との関係として予め実験や解析により定められ、フラッシュメモリ74に記憶されている。図4は、流量係数推定用マップの一例を示す説明図である。流量係数μ(θt)は、図示するように、スロットル開度θtが大きいほど小さくなるように設定される。 In equation (1), "μ(θt)" is the flow coefficient at the throttle valve 26. In this embodiment, this flow coefficient μ(θt) is estimated by applying the throttle opening θt to a flow coefficient estimation map. The flow coefficient estimation map is determined in advance by experiment or analysis as the relationship between the throttle opening θt and the flow coefficient μ(θt), and is stored in the flash memory 74. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the flow coefficient estimation map. As shown in the figure, the flow coefficient μ(θt) is set to be smaller as the throttle opening θt increases.

式(1)中、「A(θt)」は、スロットルバルブ26の開口断面積である。この開口断面積A(θt)は、実施例では、スロットル開度θtを開口断面積推定用マップに適用して推定される。ここで、開口断面積推定用マップは、スロットル開度θtと開口断面積A(θt)との関係として予め実験や解析により定められ、フラッシュメモリ74に記憶されている。図5は、開口断面積推定用マップの一例を示す説明図である。開口断面積A(θt)は、図示するように、スロットル開度θtが所定値θt1未満の領域では、スロットル開度θtが大きいほど所定値A1に向けて大きくなり、スロットル開度θtが所定値θt1以上の領域では、所定値A1で一定となるように設定される。なお、スロットル開度θtと、流量係数μ(θt)と開口断面積A(θt)との積としての値μ(θt)・A(θt)と、の予め定められた関係にスロットル開度θtが適用されて値μ(θt)・A(θt)が推定されるものとしてもよい。 In formula (1), "A(θt)" is the opening cross-sectional area of the throttle valve 26. In the embodiment, this opening cross-sectional area A(θt) is estimated by applying the throttle opening θt to the opening cross-sectional area estimation map. Here, the opening cross-sectional area estimation map is determined in advance by experiment or analysis as the relationship between the throttle opening θt and the opening cross-sectional area A(θt), and is stored in the flash memory 74. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the opening cross-sectional area estimation map. As shown in the figure, in the region where the throttle opening θt is less than a predetermined value θt1, the opening cross-sectional area A(θt) increases toward the predetermined value A1 as the throttle opening θt increases, and in the region where the throttle opening θt is equal to or greater than the predetermined value θt1, the opening cross-sectional area A(θt) is set to be constant at the predetermined value A1. In addition, the value μ(θt)·A(θt) may be estimated by applying the throttle opening θt to a predetermined relationship between the throttle opening θt and the value μ(θt)·A(θt) as the product of the flow coefficient μ(θt) and the opening cross-sectional area A(θt).

式(1)中、「R」は、気体定数に関する定数である。この定数Rは、気体定数を1mol当たりの気体(空気)の質量で除した値に相当する。式(1)中、「Φ(Pm/Pa)」は、式(2)および式(3)により得られる関数である。式(2)および式(3)中、「κ」は、比熱比である。この比熱比は、一定値とした。この関数Φ(Pm/Pa)は、図6に示すように、マップとして表わすことができる。したがって、式(2)および式(3)に代えて、図6のマップに、第2下流部圧Pmと吸気圧Paとを適用して、関数Φ(Pm/Pa)の値を求めるものとしてもよい。 In formula (1), "R" is a constant related to the gas constant. This constant R corresponds to the gas constant divided by the mass of gas (air) per mol. In formula (1), "Φ(Pm/Pa)" is a function obtained by formulas (2) and (3). In formulas (2) and (3), "κ" is the specific heat ratio. This specific heat ratio is set to a constant value. This function Φ(Pm/Pa) can be expressed as a map as shown in FIG. 6. Therefore, instead of formulas (2) and (3), the value of the function Φ(Pm/Pa) may be obtained by applying the second downstream pressure Pm and the intake pressure Pa to the map in FIG. 6.

Figure 0007635700000002
Figure 0007635700000002

図7は、スロットルモデルM10についての説明図である。上述の式(1)~式(3)は、以下のようにして得られる。最初に、スロットル上流部23uの気体の圧力を吸気圧Pa、スロットル上流部23uの気体の温度を吸気温Ta、スロットル下流部23dの気体の圧力を第2下流部圧Pmとする。そして、図7のスロットルモデルM10に対して質量保存則とエネルギ保存則と運動量保存則とを適用し、更に、気体の状態方程式と比熱比の方程式とマイヤーの関係式とを利用する。これにより、式(1)~式(3)が得られる。 Figure 7 is an explanatory diagram of the throttle model M10. The above equations (1) to (3) are obtained as follows. First, the pressure of the gas at the throttle upstream section 23u is the intake pressure Pa, the temperature of the gas at the throttle upstream section 23u is the intake temperature Ta, and the pressure of the gas at the throttle downstream section 23d is the second downstream pressure Pm. Then, the law of conservation of mass, the law of conservation of energy, and the law of conservation of momentum are applied to the throttle model M10 in Figure 7, and further, the gas state equation, the equation of specific heat ratio, and the Mayer relational equation are used. In this way, equations (1) to (3) are obtained.

次に、吸気管モデルM20の詳細について説明する。吸気管モデルM20は、式(4)および式(5)に示すように、吸気温Taとスロットル通過空気量mtと筒内流入空気量mciと下流部体積Vmと定数Rと比熱比κとを用いて第2下流部圧Pmおよび下流部温Tmを演算する。 Next, the intake pipe model M20 will be described in detail. As shown in equations (4) and (5), the intake pipe model M20 calculates the second downstream pressure Pm and downstream temperature Tm using the intake air temperature Ta, the throttle air flow rate mt, the inflow air flow rate mci into the cylinder, the downstream volume Vm, the constant R, and the specific heat ratio κ.

Figure 0007635700000003
Figure 0007635700000003

図8は、吸気管モデルM20についての説明図である。図8から分かるように、スロットル下流部23dの総気体量(総空気量)をMとすると、総気体量Mの時間変化量は、スロットル下流部23dに流入する気体の流量すなわちスロットル通過空気量mtと、スロットル下流部23dから流出する気体の流量すなわち筒内流入空気量mciと、の差に等しい。このため、質量保存則により、式(6)が得られる。そして、この式(6)とスロットル下流部23dにおける気体の状態方程式(Pm・Vm=M・R・Tm)とにより、式(4)が得られる。 Figure 8 is an explanatory diagram of the intake pipe model M20. As can be seen from Figure 8, if the total gas amount (total air amount) in the throttle downstream section 23d is M, the time change in the total gas amount M is equal to the difference between the flow rate of gas flowing into the throttle downstream section 23d, i.e., the throttle passing air amount mt, and the flow rate of gas flowing out of the throttle downstream section 23d, i.e., the amount of air flowing into the cylinder mci. Therefore, equation (6) is obtained according to the law of conservation of mass. Then, equation (4) is obtained by combining equation (6) with the equation of state of the gas in the throttle downstream section 23d (Pm Vm = M R Tm).

Figure 0007635700000004
Figure 0007635700000004

また、スロットル下流部23dの気体のエネルギM・Cv・Tmの時間変化量は、スロットル下流部23dに流入する気体のエネルギと、スロットル下流部23dから流出する気体のエネルギと、の差に等しい。このため、スロットル下流部23dに流入する気体の温度を吸気温Ta、スロットル下流部23dから流出する気体の温度を下流部温Tmとすると、エネルギ保存則により、式(7)が得られる。ここで、式(7)中、「Cp」は空気の定圧比熱であり、「Cv」は空気の定容比熱である、そして、この式(7)と上述の気体の状態方程式とにより、式(5)が得られる。 The amount of change over time in the energy M, Cv, and Tm of the gas in the throttle downstream section 23d is equal to the difference between the energy of the gas flowing into the throttle downstream section 23d and the energy of the gas flowing out from the throttle downstream section 23d. Therefore, if the temperature of the gas flowing into the throttle downstream section 23d is the intake air temperature Ta, and the temperature of the gas flowing out from the throttle downstream section 23d is the downstream temperature Tm, then equation (7) is obtained according to the law of conservation of energy. Here, in equation (7), "Cp" is the specific heat of air at constant pressure, and "Cv" is the specific heat of air at constant volume. Then, equation (5) is obtained by combining equation (7) with the above-mentioned equation of state of the gas.

Figure 0007635700000005
Figure 0007635700000005

次に、吸気バルブモデルM30の詳細について説明する。吸気バルブモデルM30は、式(8)に示すように、吸気温Taと第2下流部圧Pmと下流部温Tmとを用いて筒内流入空気量mciを演算する。ここで、式(8)中、「a」および「b」は、エンジン12の回転数Neと、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VToとに基づいて定められる。 Next, the intake valve model M30 will be described in detail. The intake valve model M30 calculates the amount of air flowing into the cylinder mci using the intake air temperature Ta, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm, as shown in equation (8). Here, in equation (8), "a" and "b" are determined based on the engine 12 rotation speed Ne and the opening and closing timings VTi, VTo of the intake valve 29 and exhaust valve 33.

Figure 0007635700000006
Figure 0007635700000006

図9は、吸気バルブモデルM30についての説明図である。一般に、筒内充填空気量mcfは、吸気バルブ29の閉弁時に確定し、そのときの燃焼室30内の圧力に比例する。また、吸気バルブ29の閉弁時の燃焼室30内の圧力は、吸気バルブ29よりも上流側の気体の圧力、具体的には、第2下流部圧Pmと等しいとみなすことができる。したがって、筒内充填空気量mcfは、第2下流部圧Pmに比例すると近似することができる。 Figure 9 is an explanatory diagram of the intake valve model M30. In general, the amount of air filled in the cylinder mcf is determined when the intake valve 29 is closed, and is proportional to the pressure in the combustion chamber 30 at that time. In addition, the pressure in the combustion chamber 30 when the intake valve 29 is closed can be considered to be equal to the pressure of the gas upstream of the intake valve 29, specifically, the second downstream pressure Pm. Therefore, the amount of air filled in the cylinder mcf can be approximated as being proportional to the second downstream pressure Pm.

ここで、所定時間(例えば、クランク角θcrの720°分)当たりにスロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量をその所定時間で除算したもの(平均化したもの)を筒内流入空気量mciとすると、上述のように、筒内充填空気量mcfが第2下流部圧Pmに比例することから、筒内流入空気量mciも第2下流部圧Pmに比例すると考えられる。このことから、理論および経験則に基づいて、上述の式(8)が得られる。式(8)中、「a」は、比例係数であり、「b」は、燃焼室30内に残存する既燃ガスを表わす適合値である。この適合値は、排気バルブ33の閉弁時に燃焼室30内に残存する既燃ガス量を、クランクシャフト14が180°回転するのに要する時間ΔT180°で除して得られる。ここで、180°は、1サイクル(吸気、圧縮、膨張、排気の4行程)でクランクシャフト14が回転する角度720°をエンジン12の気筒数4で除した角度を意味する。また、エンジン12の実際の運転では、下流部温Tmが大きく変化する場合がある。このため、式(8)では、下流部温Tmの変化を考慮した補正として、理論および経験則に基づいて導いた「Ta/Tm」を「a・Pm-b」に乗じるものとした。 Here, if the flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 of all cylinders from the throttle downstream portion 23d per predetermined time (for example, 720° of the crank angle θcr) is divided (averaged) by the predetermined time to give the inflow air amount mci into the cylinder, then, as described above, since the cylinder air charge amount mcf is proportional to the second downstream pressure Pm, it is considered that the inflow air amount mci into the cylinder is also proportional to the second downstream pressure Pm. From this, the above-mentioned formula (8) is obtained based on theory and empirical rules. In formula (8), "a" is a proportionality coefficient, and "b" is an adaptation value representing the burnt gas remaining in the combustion chamber 30. This adaptation value is obtained by dividing the amount of burnt gas remaining in the combustion chamber 30 when the exhaust valve 33 is closed by the time ΔT180° required for the crankshaft 14 to rotate 180°. Here, 180° means the angle 720° that the crankshaft 14 rotates in one cycle (four strokes: intake, compression, expansion, and exhaust) divided by the number of cylinders in the engine 12, which is four. Also, during actual operation of the engine 12, the downstream temperature Tm may change significantly. For this reason, in equation (8), "a·Pm-b" is multiplied by "Ta/Tm", which is derived based on theory and empirical rules, as a correction that takes into account changes in the downstream temperature Tm.

図10は、筒内流入空気量mciおよび筒内充填空気量mcfについての説明図である。図10中、横軸は、クランクシャフト14のクランク角θcrであり、縦軸は、単位時間当たりにスロットル下流部23dから各気筒の燃焼室30に実際に流入する空気の流量である。実施例では、4気筒のエンジン12を用いるから、吸気バルブ29は、例えば、1番気筒、3番気筒、4番気筒、2番気筒の順に開弁する。そして、図示するように、各気筒に対応する吸気バルブ29の開弁量に応じて、スロットル下流部23dから各気筒の燃焼室30に空気が流入する。例えば、スロットル下流部23dから各気筒の燃焼室30に流入する空気の流量は、図10に破線で示した通りである。また、この変位を総合して、スロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量は、図10に実線で示した通りである。更に、1番気筒の筒内充填空気量mcfは、図10にハッチングで示した通りである。 Figure 10 is an explanatory diagram of the cylinder inflow air amount mci and the cylinder filling air amount mcf. In Figure 10, the horizontal axis is the crank angle θcr of the crankshaft 14, and the vertical axis is the flow rate of air that actually flows into the combustion chamber 30 of each cylinder from the throttle downstream portion 23d per unit time. In the embodiment, since a four-cylinder engine 12 is used, the intake valves 29 open in the order of, for example, the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder. Then, as shown in the figure, air flows into the combustion chamber 30 of each cylinder from the throttle downstream portion 23d according to the opening amount of the intake valve 29 corresponding to each cylinder. For example, the flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 of each cylinder from the throttle downstream portion 23d is as shown by the dashed line in Figure 10. Taking this displacement into account, the flow rate of air flowing from the throttle downstream portion 23d into the combustion chambers 30 of all cylinders is as shown by the solid line in FIG. 10. Furthermore, the cylinder air charge amount mcf of cylinder 1 is as shown by the hatching in FIG. 10.

これに対して、スロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量を平均化したものが筒内流入空気量mciであり、図10に一点鎖線で示した通りである。そして、この筒内流入空気量mciに時間ΔT180°を乗じたものが筒内充填空気量mcfとなる。したがって、吸気バルブモデルM30により演算された筒内流入空気量mciに時間ΔT180°を乗算することにより、筒内充填空気量mcfを演算することができる。より詳細には、筒内充填空気量mcfが吸気バルブ29の閉弁時の圧力に比例することを考慮して、吸気バルブ29の閉弁時の筒内流入空気量mciに時間ΔT180°を乗算したものが筒内充填空気量mcfとされる。 On the other hand, the average flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 of all cylinders from the throttle downstream portion 23d is the inflow air amount mci into the cylinder, as shown by the dashed line in FIG. 10. Then, the cylinder inflow air amount mci is multiplied by the time ΔT180° to obtain the cylinder inflow air amount mcf. Therefore, the cylinder inflow air amount mci calculated by the intake valve model M30 can be calculated by multiplying the cylinder inflow air amount mci by the time ΔT180°. More specifically, considering that the cylinder inflow air amount mcf is proportional to the pressure when the intake valve 29 is closed, the cylinder inflow air amount mci when the intake valve 29 is closed is multiplied by the time ΔT180° to obtain the cylinder inflow air amount mcf.

続いて、上限負荷率KLmaxを設定する上限負荷率設定処理について説明する。図11は、上限負荷率設定処理の一例を示すブロック図である。上限負荷率設定処理は、ガード係数設定処理S100と、なまし処理S102と、乗算処理S104、S106と、加算処理S108と、変換処理S110と、を有する。 Next, the upper limit load rate setting process for setting the upper limit load rate KLmax will be described. FIG. 11 is a block diagram showing an example of the upper limit load rate setting process. The upper limit load rate setting process includes a guard coefficient setting process S100, an smoothing process S102, multiplication processes S104 and S106, an addition process S108, and a conversion process S110.

ガード係数設定処理S100には、スロットル開度θt、回転数Neが入力される。スロットル開度θtは、スロットルポジションセンサ26aにより検出された値が入力される。回転数Neは、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに基づいて演算された値が入力される。ガード係数設定処理S100は、マップMapからスロットル開度θt、回転数Neに対応するガード係数(上限係数)Cgを設定する。図12は、マップMapの一例を示す説明図である。ガード係数Cgは、値1より大きく、回転数Neが所定回転数Neref以上のときには、回転数Neが所定回転数Neref未満のときに比して、小さくなるように設定される。エンジン12の回転数Neが低回転のとき、すなわち、ピストン32がゆっくり動いているときには、筒内に吸入される空気量は、燃焼不良が発生していてもさほど少なくならない。こうしたことを考慮して、所定回転数Nerefは、エンジン12に燃焼不良が発生したときに、適正な燃焼が行なわれているときに比して、筒内に吸入される空気量が少なくなる回転数の下限値に設定されている。ガード係数Cgは、回転数Neが所定回転数Neref以上のときには、スロットル開度θtが所定開度θtrefになると徐々に大きくなるように設定される。これは、スロットル開度θt(スロットルバルブ26の開口断面積)が小さいほどスロットルバルブ26の個体バラツキによる流量感度が大きくなることに基づく。 The guard coefficient setting process S100 receives the throttle opening θt and the rotation speed Ne. The throttle opening θt is a value detected by the throttle position sensor 26a. The rotation speed Ne is a value calculated based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. The guard coefficient setting process S100 sets a guard coefficient (upper limit coefficient) Cg corresponding to the throttle opening θt and the rotation speed Ne from the map Map. FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the map Map. The guard coefficient Cg is set to be larger than the value 1 and smaller when the rotation speed Ne is equal to or greater than the predetermined rotation speed Neref compared to when the rotation speed Ne is less than the predetermined rotation speed Neref. When the rotation speed Ne of the engine 12 is low, that is, when the piston 32 is moving slowly, the amount of air taken into the cylinder does not decrease significantly even if poor combustion occurs. Taking these factors into consideration, the predetermined rotation speed Neref is set to the lower limit of the rotation speed at which the amount of air drawn into the cylinder is less when poor combustion occurs in the engine 12 compared to when proper combustion is occurring. The guard coefficient Cg is set to gradually increase when the throttle opening θt reaches the predetermined opening θtref when the rotation speed Ne is equal to or greater than the predetermined rotation speed Neref. This is based on the fact that the smaller the throttle opening θt (the opening cross-sectional area of the throttle valve 26), the greater the flow sensitivity due to individual variations in the throttle valve 26.

なまし処理S102には、ガード係数設定処理S100により演算されたガード係数Cgが入力される。なまし処理S102は、スロットル開度θtの変化に対する筒内流入空気量mciの応答遅れを考慮して、ガード係数Cgの変化を緩やかにする処理である。 The guard coefficient Cg calculated by the guard coefficient setting process S100 is input to the smoothing process S102. The smoothing process S102 is a process that smooths the change in the guard coefficient Cg, taking into account the response delay of the cylinder inflow air amount mci to the change in the throttle opening θt.

乗算処理S104には、筒内流入空気量mciや移行係数Ct、ガード係数Cgが入力される。筒内流入空気量mciは、吸気バルブモデルM30により演算された値が入力される。移行係数Ctは、吸入空気量制御としてDJ制御を実行しているときには値1に設定され、吸入空気量制御としてLJ制御を実行しているときには値0に設定される値である。ガード係数Cgは、なまし処理S102により設定された値が入力される。乗算処理S104は、筒内流入空気量mciと移行係数Ctとガード係数Cgとを乗じた上限ガード値mmax2を加算処理S108に出力する。したがって、上限ガード値mmax2は、次式(9)により演算される。上限ガード値mmax2は、DJ制御を実行しているときには、筒内流入空気量mciと移行係数Ctとを乗じた値になり、LJ制御を実行しているときには、値0になる。 The cylinder inflow air amount mci, the transition coefficient Ct, and the guard coefficient Cg are input to the multiplication process S104. The cylinder inflow air amount mci is input with a value calculated by the intake valve model M30. The transition coefficient Ct is set to a value of 1 when DJ control is being performed as the intake air amount control, and is set to a value of 0 when LJ control is being performed as the intake air amount control. The guard coefficient Cg is input with a value set by the smoothing process S102. The multiplication process S104 outputs the upper guard value mmax2, which is the multiplication of the cylinder inflow air amount mci, the transition coefficient Ct, and the guard coefficient Cg, to the addition process S108. Therefore, the upper guard value mmax2 is calculated by the following formula (9). The upper guard value mmax2 is the multiplication of the cylinder inflow air amount mci and the transition coefficient Ct when DJ control is being performed, and is the value of 0 when LJ control is being performed.

mmax2=mci・Ct・Cg ・・・(9) mmax2=mci・Ct・Cg ・・・(9)

乗算処理S106には、筒内流入空気量mciや値1から移行係数Ctを減じた値(1-Ct)が入力される。筒内流入空気量mciは、吸気バルブモデルM30により演算された値が入力される。移行係数Ctは、吸入空気量制御としてDJ制御を実行しているときには値1に設定され、吸入空気量制御としてLJ制御を実行しているときには値0に設定される値である。乗算処理S104は、筒内流入空気量mciと値1から移行係数Ctを減じた値とを乗じた上限ガード値mmax1を加算処理S108に出力する。したがって、上限ガード値mmax1は、次式(10)により演算される。上限ガード値mmax1は、LJ制御を実行しているときには、筒内流入空気量mciになり、DJ制御を実行しているときには、値0になる。 The multiplication process S106 receives the cylinder inflow air amount mci or a value (1-Ct) obtained by subtracting the transition coefficient Ct from the value 1. The cylinder inflow air amount mci is input with a value calculated by the intake valve model M30. The transition coefficient Ct is set to a value of 1 when DJ control is being performed as the intake air amount control, and is set to a value of 0 when LJ control is being performed as the intake air amount control. The multiplication process S104 outputs the upper limit guard value mmax1, which is obtained by multiplying the cylinder inflow air amount mci by the value obtained by subtracting the transition coefficient Ct from the value 1, to the addition process S108. Therefore, the upper limit guard value mmax1 is calculated by the following formula (10). The upper limit guard value mmax1 is the cylinder inflow air amount mci when LJ control is being performed, and is set to a value of 0 when DJ control is being performed.

mmax1=mci・(1-Ct) ・・・(10) mmax1=mci・(1-Ct) ・・・(10)

加算処理S108には、上限ガード値mmax1、mmax2が入力される。上限ガード値mmax1は、乗算処理S106により演算された値が入力される。上限ガード値mmax2は、乗算処理S104により演算された値が入力される。加算処理S108は、上限ガード値mmax1に上限ガード値mmax2を加えた上限ガード値mmaxを演算し、演算した上限ガード値mmaxを変換処理S110に出力する。したがって、上限ガード値mmaxは、次式(11)により演算される。LJ制御を実行しているときには、上限ガード値mmax2は値0になることから、上限ガード値mmaxは、上限ガード値mmax1(筒内流入空気量mci)となる。DJ制御を実行しているときには、上限ガード値mmax1は値0になることから、上限ガード値mmaxは、上限ガード値mmax2となる。 The upper limit guard values mmax1 and mmax2 are input to the addition process S108. The upper limit guard value mmax1 is input with the value calculated by the multiplication process S106. The upper limit guard value mmax2 is input with the value calculated by the multiplication process S104. The addition process S108 calculates the upper limit guard value mmax by adding the upper limit guard value mmax2 to the upper limit guard value mmax1, and outputs the calculated upper limit guard value mmax to the conversion process S110. Therefore, the upper limit guard value mmax is calculated by the following formula (11). When LJ control is being performed, the upper limit guard value mmax2 is set to 0, so the upper limit guard value mmax is set to the upper limit guard value mmax1 (the amount of air flowing into the cylinder mci). When DJ control is being performed, the upper limit guard value mmax1 is set to 0, so the upper limit guard value mmax is set to the upper limit guard value mmax2.

mmax=mmax1+mmax2 ・・・(11) mmax=mmax1+mmax2 ・・・(11)

変換処理S110には、上限ガード値mmaxが入力される。上限ガード値mmaxは、加算処理S108で演算した値が入力される。変換処理S110は、演算した上限ガード値mmaxを負荷率に換算した上限負荷率KLmaxを演算する。LJ制御を実行しているときには、上限ガード値mmaxは上限ガード値mmax1(筒内流入空気量mci)になることから、上限負荷率KLmaxは、上限ガード値mmax1(筒内流入空気量mci)を負荷率に換算した値になる。DJ制御を実行しているときには、上限ガード値mmaxは上限ガード値mmax2になることから、上限負荷率KLmaxは、上限ガード値mmax2を負荷率に換算した値になる。 The upper limit guard value mmax is input to the conversion process S110. The value calculated in the addition process S108 is input as the upper limit guard value mmax. The conversion process S110 calculates the upper limit load rate KLmax by converting the calculated upper limit guard value mmax into a load rate. When LJ control is being performed, the upper limit guard value mmax becomes the upper limit guard value mmax1 (the amount of air flowing into the cylinder mci), so the upper limit load rate KLmax becomes the value obtained by converting the upper limit guard value mmax1 (the amount of air flowing into the cylinder mci) into a load rate. When DJ control is being performed, the upper limit guard value mmax becomes the upper limit guard value mmax2, so the upper limit load rate KLmax becomes the value obtained by converting the upper limit guard value mmax2 into a load rate.

こうして上限負荷率KLmaxを演算することにより、LJ制御を実行しているときには、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaを用いて演算した負荷率KLを上限負荷率KLmax(筒内流入空気量mci)で上限ガードしたものを制御用負荷率KLexeに設定し、制御用負荷率KLexeが要求負荷率KL*となるようにスロットルバルブ26の開度を調整する。LJ制御では、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaを用いて演算した負荷率KLと筒内流入空気量mciである上限負荷率KLmaxとの乖離が小さいことから、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaを用いて演算した負荷率KLに近い値を制御用負荷率KLexeとして、スロットルバルブ26の開度を調整することになる。 By calculating the upper limit load rate KLmax in this way, when LJ control is being performed, the load rate KL calculated using the intake air amount Qa from the airflow meter 23a is set to the upper limit load rate KLmax (in-cylinder inflow air amount mci) and the control load rate KLexe is set to the upper limit guarded value, and the opening of the throttle valve 26 is adjusted so that the control load rate KLexe becomes the required load rate KL*. In LJ control, since the difference between the load rate KL calculated using the intake air amount Qa from the airflow meter 23a and the upper limit load rate KLmax, which is the in-cylinder inflow air amount mci, is small, the control load rate KLexe is set to a value close to the load rate KL calculated using the intake air amount Qa from the airflow meter 23a, and the opening of the throttle valve 26 is adjusted.

DJ制御を実行しているときには、吸気圧センサ23bからの吸気圧Paを用いて設定した負荷率KLを上限負荷率KLmax(上限ガード値mmax2)で上限ガードしたものを制御用負荷率KLexeに設定し、制御用負荷率KLexeが要求負荷率KL*となるようにスロットルバルブ26の開度を調整する。DJ制御では、上述したように、吸気圧センサ23bからの吸気圧Paを用いて設定した負荷率KLが実際の負荷率より過度に大きくなることがある。そのため、エンジン12の燃焼不良が発生しているときに、DJ制御が実行されると、吸気圧センサ23bからの吸気圧Paを用いて設定した負荷率KLを制御用負荷率KLexeに設定すると、過剰な燃料が噴射されてリッチな状態となり、燃焼不良が更に継続する場合がある。実施例では、DJ制御を実行しているときには、負荷率KLを上限負荷率KLmax(上限ガード値mmax2)で上限ガードしたものを制御用負荷率KLexeに設定することにより、過剰な燃料が噴射されてリッチな状態となることを抑制できる。これにより、エンジン12の燃焼不良の継続を抑制できる。 When DJ control is being performed, the load rate KL set using the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b is set to the control load rate KLexe by upper limit guarding with the upper limit load rate KLmax (upper limit guard value mmax2), and the opening of the throttle valve 26 is adjusted so that the control load rate KLexe becomes the required load rate KL*. In DJ control, as described above, the load rate KL set using the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b may be excessively larger than the actual load rate. Therefore, when DJ control is performed while poor combustion is occurring in the engine 12, if the load rate KL set using the intake pressure Pa from the intake pressure sensor 23b is set to the control load rate KLexe, excessive fuel is injected, resulting in a rich state, and the poor combustion may continue. In this embodiment, when DJ control is being performed, the load rate KL is set to the upper limit load rate KLmax (upper limit guard value mmax2) and the control load rate KLexe is set to the upper limit load rate KLmax, which prevents excessive fuel from being injected and creates a rich state. This prevents the continuation of poor combustion in the engine 12.

以上説明した実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置10では、推定した筒内流入空気量mciと、エンジン12の回転数Neに基づくガード係数(上限係数)Cgと、を用いて、筒内流入空気量mciの上限ガード値mmax2を演算し、吸気圧Paに基づく負荷率KLと、上限負荷率KLmaxと、のうち小さいほうの値を制御用負荷率KLexeに設定(推定)することにより、エンジン12の燃焼不良の継続を抑制できる。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimation device of the embodiment described above, the estimated in-cylinder air inflow amount mci and the guard coefficient (upper limit coefficient) Cg based on the engine 12 rotation speed Ne are used to calculate the upper limit guard value mmax2 of the in-cylinder air inflow amount mci, and the smaller of the load rate KL based on the intake pressure Pa and the upper limit load rate KLmax is set (estimated) as the control load rate KLexe, thereby suppressing the continuation of poor combustion in the engine 12.

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置10では、乗算処理S104で、筒内流入空気量mciと移行係数Ctとガード係数Cgとを乗じた値を上限ガード値mmax2として演算している。しかし、LJ制御からDJ制御へ移行する場合において上限ガード値mmax2が吸気圧Paを用いて設定した負荷率KL未満のときには、直ちに上限負荷率KLmax(上限ガード値mmax2)で負荷率KLを上限ガードしたものを制御用負荷率KLexeとすると、実際の負荷率が急変することがある。こうした負荷率の急変を抑制するために、LJ制御からDJ制御へ移行する場合において上限ガード値mmax2が負荷率KL未満のときに、移行係数Ctを値0から値1に向けて徐々に変化させてもよい。同様に、DJ制御からLJ制御へ移行する場合において上限ガード値mmax2が吸気圧Paを用いて設定した負荷率KL未満のときには、移行係数Ctを値1から値0に向けて徐々に変化させてもよい。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimation device of the embodiment, the multiplication process S104 calculates the value obtained by multiplying the amount of air flowing into the cylinder mci, the transition coefficient Ct, and the guard coefficient Cg as the upper limit guard value mmax2. However, when the upper limit guard value mmax2 is less than the load rate KL set using the intake pressure Pa in the case of transition from LJ control to DJ control, if the load rate KL is immediately upper-limit guarded by the upper limit load rate KLmax (upper limit guard value mmax2) and set as the control load rate KLexe, the actual load rate may suddenly change. In order to suppress such a sudden change in the load rate, when the upper limit guard value mmax2 is less than the load rate KL in the case of transition from LJ control to DJ control, the transition coefficient Ct may be gradually changed from the value 0 to the value 1. Similarly, when the upper limit guard value mmax2 is less than the load rate KL set using the intake pressure Pa in the case of transition from DJ control to LJ control, the transition coefficient Ct may be gradually changed from the value 1 to the value 0.

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置10では、エンジン12として、過給機50を備えている。しかしながら、過給機50を備えていないものとして、吸入空気量制御として、上述のDJ制御を常時行なっていてもよい。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimation device of the embodiment, the engine 12 is equipped with a turbocharger 50. However, the above-mentioned DJ control may be constantly performed as the intake air amount control without the turbocharger 50.

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載したエンジン装置10では、吸気圧Paに基づく負荷率KLと、設定した上限ガード値mmaxを負荷率に変換した上限負荷率KLmaxと、のうち小さいほうの値を、制御用負荷率KLexeと推定している。しかし、吸気圧Paに基づく吸入空気量と、設定した上限ガード値mmaxと、のうち小さいほうの値を、吸入空気量と推定して、吸入空気量制御において、推定した吸入空気量がエンジン12の目標トルクTe*に対応する目標吸入空気量Qa*になるようにスロットル開度θtを調整してもよい。 In the engine device 10 equipped with the engine state estimation device of the embodiment, the smaller of the load rate KL based on the intake pressure Pa and the upper limit load rate KLmax obtained by converting the set upper limit guard value mmax into a load rate is estimated as the control load rate KLexe. However, the smaller of the intake air volume based on the intake pressure Pa and the set upper limit guard value mmax may be estimated as the intake air volume, and the throttle opening θt may be adjusted in the intake air volume control so that the estimated intake air volume becomes the target intake air volume Qa* corresponding to the target torque Te* of the engine 12.

実施例や変形例のエンジン装置10では、エンジン12は、4気筒として構成されるものとしたが、6気筒や8気筒などとして構成されるものとしてもよい。また、エンジン12は、EGR装置40を備えるものとしたが、EGR装置40を備えないものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment and the modified example, the engine 12 is configured as a four-cylinder engine, but may be configured as a six-cylinder or eight-cylinder engine. Also, the engine 12 is equipped with an EGR device 40, but may not be equipped with an EGR device 40.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電子制御ユニット70が「エンジンの状態推定装置」に相当する。 The following explains the relationship between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the section on means for solving the problem. In the embodiment, the electronic control unit 70 corresponds to the "engine state estimation device."

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the Examples and the main elements of the invention described in the Means for Solving the Problem column does not limit the elements of the invention described in the Means for Solving the Problem column, since the Examples are examples for specifically explaining the form for implementing the invention described in the Means for Solving the Problem column. In other words, the interpretation of the invention described in the Means for Solving the Problem column should be based on the description in that column, and the Examples are merely a specific example of the invention described in the Means for Solving the Problem column.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The above describes the form for carrying out the present invention using examples, but the present invention is not limited to these examples in any way, and it goes without saying that the present invention can be carried out in various forms without departing from the scope of the invention.

本発明は、エンジンの状態推定装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in industries such as the manufacturing of engine state estimation devices.

10 エンジン装置、12 エンジン、14 クランクシャフト、14a クランクポジションセンサ、15 水温センサ、16 カムポジションセンサ、22 エアクリーナ、23 吸気管、23a エアフローメータ、23b 吸気圧センサ、23c 過給圧センサ、23d スロットル下流部、23t 吸気温センサ、23u スロットル上流部、24 バイパス管、25 インタークーラ、26 スロットルバルブ、26a スロットルポジションセンサ、27 サージタンク、27a 圧力センサ、27t 温度センサ、28 燃料噴射弁、29 吸気バルブ、30 燃焼室、31 点火プラグ、32 ピストン、33 排気バルブ、34 可変バルブタイミング装置、35 排気管、36 バイパス管、37,38 浄化装置、39a フロント空燃比センサ、39b リヤ空燃比センサ、40 EGR装置、42 EGR管、44 EGRバルブ、45 開度センサ、50 過給機、51 タービン、52 コンプレッサ、53 回転軸、54 ウェイストゲートバルブ、55 ブローオフバルブ、70 電子制御ユニット、71 CPU、72 ROM、73 RAM、74 フラッシュメモリ。 10 engine device, 12 engine, 14 crankshaft, 14a crank position sensor, 15 water temperature sensor, 16 cam position sensor, 22 air cleaner, 23 intake pipe, 23a air flow meter, 23b intake pressure sensor, 23c boost pressure sensor, 23d downstream of throttle, 23t intake air temperature sensor, 23u upstream of throttle, 24 bypass pipe, 25 intercooler, 26 throttle valve, 26a throttle position sensor, 27 surge tank, 27a pressure sensor, 27t temperature sensor, 28 fuel injection valve, 29 intake valve, 30 combustion chamber, 31 spark plug, 32 piston, 33 exhaust valve, 34 variable valve timing device, 35 exhaust pipe, 36 bypass pipe, 37, 38 purification device, 39a front air-fuel ratio sensor, 39b rear air-fuel ratio sensor, 40 EGR device, 42 EGR pipe, 44 EGR valve, 45 Opening sensor, 50 Supercharger, 51 Turbine, 52 Compressor, 53 Rotating shaft, 54 Wastegate valve, 55 Blow-off valve, 70 Electronic control unit, 71 CPU, 72 ROM, 73 RAM, 74 Flash memory.

Claims (1)

吸気管に配置されたスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載され、前記吸気管の圧力から前記エンジンの吸入空気量を推定するエンジンの状態推定装置であって、
前記スロットルバルブの開度から通過する筒内流入空気量を推定し、推定した前記筒内流入空気量と、前記エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、前記吸入空気量の上限値を設定し、
前記吸気管の圧力に基づく仮吸入空気量と、設定した前記上限値と、のうち小さいほうの値を、前記吸入空気量と推定する
エンジンの状態推定装置。
1. An engine state estimating device that is mounted on an engine device together with an engine having a throttle valve disposed in an intake pipe, and estimates an intake air amount of the engine from a pressure in the intake pipe, comprising:
an amount of air flowing into the cylinder from an opening degree of the throttle valve, and an upper limit value of the intake air amount is set using the estimated amount of air flowing into the cylinder and an upper limit coefficient based on a rotation speed of the engine;
a provisional intake air amount based on the pressure in the intake pipe and a set upper limit value, whichever is smaller, being estimated as the intake air amount.
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