JP2001050091A - 可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気量算出装置 - Google Patents
可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気量算出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変動弁エンジンにおいて、シリンダ容積急
変時やオーバーラップ急変時にも、シリンダ吸入空気量
を正確に算出する。 【解決手段】 エアフローメータ14の出力Qaからマ
ニホールド部へ流入する空気量Ca=Qa・Δtを算出
する。また、吸気弁5の閉時期におけるシリンダ容積、
及び、吸排気弁5,6のオーバーラップ量に応じたシリ
ンダ内新気割合ηに基づいて補正して、シリンダ容積V
cを算出する。マニホールド部へ流入する空気量Ca及
びマニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ吸
入空気量Ccの収支計算を行ってマニホールド部の空気
量Cm(n) =Cm(n-1) +Ca+Cc(n) を算出しつ
つ、マニホールド部の空気量Vmとシリンダ容積Vcと
に基づいてシリンダ吸入空気量Cc=Vc・Cm/Vm
を算出する。
変時やオーバーラップ急変時にも、シリンダ吸入空気量
を正確に算出する。 【解決手段】 エアフローメータ14の出力Qaからマ
ニホールド部へ流入する空気量Ca=Qa・Δtを算出
する。また、吸気弁5の閉時期におけるシリンダ容積、
及び、吸排気弁5,6のオーバーラップ量に応じたシリ
ンダ内新気割合ηに基づいて補正して、シリンダ容積V
cを算出する。マニホールド部へ流入する空気量Ca及
びマニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ吸
入空気量Ccの収支計算を行ってマニホールド部の空気
量Cm(n) =Cm(n-1) +Ca+Cc(n) を算出しつ
つ、マニホールド部の空気量Vmとシリンダ容積Vcと
に基づいてシリンダ吸入空気量Cc=Vc・Cm/Vm
を算出する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気弁及び排気弁
の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁エンジンにおい
て、マニホールド部上流のエアフローメータの出力に基
づいて、シリンダに吸入されるシリンダ吸入空気量を算
出するシリンダ吸入空気量算出装置に関する。
の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁エンジンにおい
て、マニホールド部上流のエアフローメータの出力に基
づいて、シリンダに吸入されるシリンダ吸入空気量を算
出するシリンダ吸入空気量算出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スロットル弁の制御により吸入空
気量を制御する通常のエンジンでは、スロットル弁開度
のステップ的な変化に対応するため、エアフローメータ
により計測された吸入空気量に対し、加重平均処理によ
り、1次遅れの関係で、シリンダ吸入空気量を算出して
いる(特開昭61−258942号公報参照)。
気量を制御する通常のエンジンでは、スロットル弁開度
のステップ的な変化に対応するため、エアフローメータ
により計測された吸入空気量に対し、加重平均処理によ
り、1次遅れの関係で、シリンダ吸入空気量を算出して
いる(特開昭61−258942号公報参照)。
【0003】また、エアフローメータの出力からマニホ
ールド部へ流入する空気量を算出すると共に、シリンダ
容積を算出し、マニホールド部へ流入する空気量及びマ
ニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ吸入空
気量の収支計算を行ってマニホールド部の空気量を算出
し、マニホールド部の空気量とシリンダ容積とに基づい
てシリンダ吸入空気量を算出する方式(吸気収支計算方
式)も提案されており、より精度良くシリンダ吸入空気
量を算出できる。
ールド部へ流入する空気量を算出すると共に、シリンダ
容積を算出し、マニホールド部へ流入する空気量及びマ
ニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ吸入空
気量の収支計算を行ってマニホールド部の空気量を算出
し、マニホールド部の空気量とシリンダ容積とに基づい
てシリンダ吸入空気量を算出する方式(吸気収支計算方
式)も提案されており、より精度良くシリンダ吸入空気
量を算出できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸気弁
及び排気弁の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁エン
ジン、特に吸気弁の閉時期を制御することにより吸入空
気量を制御する可変動弁エンジンにおいては、吸気弁の
閉時期の制御により、シリンダ容積が実質的に変化する
ので、これによりシリンダ吸入空気量がステップ的に変
化し、これに追従して1次遅れの関係でスロットル弁通
過空気量が変化する場合がある。
及び排気弁の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁エン
ジン、特に吸気弁の閉時期を制御することにより吸入空
気量を制御する可変動弁エンジンにおいては、吸気弁の
閉時期の制御により、シリンダ容積が実質的に変化する
ので、これによりシリンダ吸入空気量がステップ的に変
化し、これに追従して1次遅れの関係でスロットル弁通
過空気量が変化する場合がある。
【0005】従って、上記の吸気収支計算方式でも、実
シリンダ容積が急変しないもの(一定)として算出して
いるため、対応できず、シリンダ吸入空気量を精度良く
算出できないという問題点があった。
シリンダ容積が急変しないもの(一定)として算出して
いるため、対応できず、シリンダ吸入空気量を精度良く
算出できないという問題点があった。
【0006】また、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
を変化させて、残ガス量(内部EGR)を変化させた場
合も、同様の問題点があった。本発明は、このような従
来の問題点に鑑み、シリンダ容積急変時やオーバーラッ
プ急変時においても、シリンダ吸入空気量を正確に算出
できるようにすることを目的とする。
を変化させて、残ガス量(内部EGR)を変化させた場
合も、同様の問題点があった。本発明は、このような従
来の問題点に鑑み、シリンダ容積急変時やオーバーラッ
プ急変時においても、シリンダ吸入空気量を正確に算出
できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、吸気弁及び排気弁の開閉時期を任意に制御
可能な可変動弁エンジンにおいて、マニホールド部上流
のエアフローメータの出力に基づいて、シリンダに吸入
されるシリンダ吸入空気量を算出するシリンダ吸入空気
量算出装置として、上記の吸気収支計算方式をベース
に、以下の装置を提供する。
る発明では、吸気弁及び排気弁の開閉時期を任意に制御
可能な可変動弁エンジンにおいて、マニホールド部上流
のエアフローメータの出力に基づいて、シリンダに吸入
されるシリンダ吸入空気量を算出するシリンダ吸入空気
量算出装置として、上記の吸気収支計算方式をベース
に、以下の装置を提供する。
【0008】すなわち、図1に示すように、エアフロー
メータの出力からマニホールド部へ流入する空気量を算
出するマニホールド部流入空気量算出手段と、シリンダ
容積を算出するシリンダ容積算出手段と、マニホールド
部へ流入する空気量及びマニホールド部からシリンダ部
へ流出するシリンダ吸入空気量の収支計算を行ってマニ
ホールド部の空気量を算出するマニホールド部吸気収支
計算手段と、マニホールド部の空気量とシリンダ容積と
に基づいてシリンダ吸入空気量を算出するシリンダ吸入
空気量算出手段と、を備える一方、前記シリンダ容積算
出手段に対し、吸気弁及び排気弁の開閉時期に基づいて
シリンダ容積を補正する補正手段を備える構成とする。
メータの出力からマニホールド部へ流入する空気量を算
出するマニホールド部流入空気量算出手段と、シリンダ
容積を算出するシリンダ容積算出手段と、マニホールド
部へ流入する空気量及びマニホールド部からシリンダ部
へ流出するシリンダ吸入空気量の収支計算を行ってマニ
ホールド部の空気量を算出するマニホールド部吸気収支
計算手段と、マニホールド部の空気量とシリンダ容積と
に基づいてシリンダ吸入空気量を算出するシリンダ吸入
空気量算出手段と、を備える一方、前記シリンダ容積算
出手段に対し、吸気弁及び排気弁の開閉時期に基づいて
シリンダ容積を補正する補正手段を備える構成とする。
【0009】請求項2に係る発明では、前記補正手段
は、吸気弁の閉時期におけるシリンダ容積に基づいて、
シリンダ容積を補正するものであることを特徴とする。
請求項3に係る発明では、前記補正手段は、吸気弁及び
排気弁の開閉時期に応じたシリンダ内新気割合に基づい
て、シリンダ容積を補正するものであることを特徴とす
る。
は、吸気弁の閉時期におけるシリンダ容積に基づいて、
シリンダ容積を補正するものであることを特徴とする。
請求項3に係る発明では、前記補正手段は、吸気弁及び
排気弁の開閉時期に応じたシリンダ内新気割合に基づい
て、シリンダ容積を補正するものであることを特徴とす
る。
【0010】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、マニホー
ルド部へ流入する空気量及びマニホールド部からシリン
ダ部へ流出するシリンダ吸入空気量の収支計算を行って
マニホールド部の空気量を算出しつつ、マニホールド部
の空気量とシリンダ容積とに基づいてシリンダ吸入空気
量を算出するに際し、前記シリンダ容積を吸気弁及び排
気弁の開閉時期に基づいて補正することで、シリンダ容
積の実質的な変化に対応して、シリンダ吸入空気量を正
確に求めることが可能となり、可変動弁エンジンでのシ
リンダ吸入空気量の算出精度を大幅に向上させることが
できる。
ルド部へ流入する空気量及びマニホールド部からシリン
ダ部へ流出するシリンダ吸入空気量の収支計算を行って
マニホールド部の空気量を算出しつつ、マニホールド部
の空気量とシリンダ容積とに基づいてシリンダ吸入空気
量を算出するに際し、前記シリンダ容積を吸気弁及び排
気弁の開閉時期に基づいて補正することで、シリンダ容
積の実質的な変化に対応して、シリンダ吸入空気量を正
確に求めることが可能となり、可変動弁エンジンでのシ
リンダ吸入空気量の算出精度を大幅に向上させることが
できる。
【0011】請求項2に係る発明によれば、吸気弁の閉
時期におけるシリンダ容積に基づいて補正することで、
吸気弁早閉じ制御によるシリンダ容積の急変に確実に対
処することができる。
時期におけるシリンダ容積に基づいて補正することで、
吸気弁早閉じ制御によるシリンダ容積の急変に確実に対
処することができる。
【0012】請求項3に係る発明によれば、吸気弁及び
排気弁の開閉時期に応じたシリンダ内新気割合に基づい
て補正することで、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
量の変化による残ガス量(内部EGR)の変化にも対処
することができる。
排気弁の開閉時期に応じたシリンダ内新気割合に基づい
て補正することで、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
量の変化による残ガス量(内部EGR)の変化にも対処
することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図2は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジ
ンのシステム図である。
する。図2は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジ
ンのシステム図である。
【0014】エンジン1の各気筒のピストン2により画
成される燃焼室3には、点火栓4を囲むように、電磁駆
動式の吸気弁5及び排気弁6を備えている。7は吸気通
路、8は排気通路である。
成される燃焼室3には、点火栓4を囲むように、電磁駆
動式の吸気弁5及び排気弁6を備えている。7は吸気通
路、8は排気通路である。
【0015】吸気弁5及び排気弁6の電磁駆動装置(可
変動弁装置)の基本構造を図3に示す。弁体20の弁軸
21にプレート状の可動子22が取付けられており、こ
の可動子22はスプリング23,24により中立位置に
付勢されている。そして、この可動子22の下側に開弁
用電磁コイル25が配置され、上側に閉弁用電磁コイル
26が配置されている。
変動弁装置)の基本構造を図3に示す。弁体20の弁軸
21にプレート状の可動子22が取付けられており、こ
の可動子22はスプリング23,24により中立位置に
付勢されている。そして、この可動子22の下側に開弁
用電磁コイル25が配置され、上側に閉弁用電磁コイル
26が配置されている。
【0016】従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電
磁コイル26への通電を停止した後、下側の開弁用電磁
コイル25に通電して、可動子22を下側へ吸着するこ
とにより、弁体20をリフトさせて開弁させる。逆に、
閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル25への通電
を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル26に通電し
て、可動子22を上側へ吸着することにより、弁体20
をシート部に着座させて閉弁させる。
磁コイル26への通電を停止した後、下側の開弁用電磁
コイル25に通電して、可動子22を下側へ吸着するこ
とにより、弁体20をリフトさせて開弁させる。逆に、
閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル25への通電
を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル26に通電し
て、可動子22を上側へ吸着することにより、弁体20
をシート部に着座させて閉弁させる。
【0017】尚、本実施形態では、可変動弁装置とし
て、電磁駆動式のものを用いたが、油圧駆動式のもの等
を用いることもできる。図2に戻って、吸気通路7に
は、マニホールド部の上流に、電制スロットル弁9が設
けられている。
て、電磁駆動式のものを用いたが、油圧駆動式のもの等
を用いることもできる。図2に戻って、吸気通路7に
は、マニホールド部の上流に、電制スロットル弁9が設
けられている。
【0018】吸気通路7にはまた、各気筒毎の吸気ポー
ト部分に、電磁式の燃料噴射弁10が設けられている。
ここにおいて、吸気弁5、排気弁6、電制スロットル弁
9、燃料噴射弁10及び点火栓4の作動は、コントロー
ルユニット11により制御され、このコントロールユニ
ット11には、エンジン回転に同期してクランク角信号
を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転
速度Neを検出可能なクランク角センサ12、アクセル
開度(アクセルペダル踏込み量)APOを検出するアク
セルペダルセンサ13、吸気通路7のスロットル弁9上
流にて吸入空気量(質量流量)Qaを計測する熱線式の
エアフローメータ14等から、信号が入力される。
ト部分に、電磁式の燃料噴射弁10が設けられている。
ここにおいて、吸気弁5、排気弁6、電制スロットル弁
9、燃料噴射弁10及び点火栓4の作動は、コントロー
ルユニット11により制御され、このコントロールユニ
ット11には、エンジン回転に同期してクランク角信号
を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転
速度Neを検出可能なクランク角センサ12、アクセル
開度(アクセルペダル踏込み量)APOを検出するアク
セルペダルセンサ13、吸気通路7のスロットル弁9上
流にて吸入空気量(質量流量)Qaを計測する熱線式の
エアフローメータ14等から、信号が入力される。
【0019】このエンジン1では、ポンプロスの低減に
よる燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁5及び
排気弁6の開閉時期を制御、特に吸気弁5の開時期IV
Oを上死点近傍のタイミングに設定して、吸気弁5の閉
時期IVCを可変制御することにより、アクセル開度A
POとエンジン回転速度Neとに基づく要求トルク相当
の目標空気量が得られるように、吸入空気量を制御し
て、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電
制スロットル弁9は、所定の運転条件(高負荷運転時以
外)にてマニホールド部に微少な負圧(−50mmHg程度)
を得る程度の開度に設定制御する。
よる燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁5及び
排気弁6の開閉時期を制御、特に吸気弁5の開時期IV
Oを上死点近傍のタイミングに設定して、吸気弁5の閉
時期IVCを可変制御することにより、アクセル開度A
POとエンジン回転速度Neとに基づく要求トルク相当
の目標空気量が得られるように、吸入空気量を制御し
て、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電
制スロットル弁9は、所定の運転条件(高負荷運転時以
外)にてマニホールド部に微少な負圧(−50mmHg程度)
を得る程度の開度に設定制御する。
【0020】排気弁6の開時期EVO及び閉時期EVC
は、最も熱効率の良いタイミングとなるように制御す
る。尚、吸気弁5の閉時期IVCによる吸入空気量の制
御によって燃焼状態が悪化する特定運転条件(例えばア
イドル運転時や冷機状態での低負荷運転時など)では、
吸気弁5の閉時期IVCを下死点近傍に固定し、電制ス
ロットル弁9の開度TVOを可変制御することにより吸
入空気量を制御することも可能である。
は、最も熱効率の良いタイミングとなるように制御す
る。尚、吸気弁5の閉時期IVCによる吸入空気量の制
御によって燃焼状態が悪化する特定運転条件(例えばア
イドル運転時や冷機状態での低負荷運転時など)では、
吸気弁5の閉時期IVCを下死点近傍に固定し、電制ス
ロットル弁9の開度TVOを可変制御することにより吸
入空気量を制御することも可能である。
【0021】燃料噴射弁10の燃料噴射時期及び燃料噴
射量は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料
噴射量は、基本的には、エアフローメータ14により計
測される吸入空気量(質量流量)Qaに基づいて後述の
ごとく算出されるシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気
質量)Ccに対し、所望の空燃比となるように制御す
る。
射量は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料
噴射量は、基本的には、エアフローメータ14により計
測される吸入空気量(質量流量)Qaに基づいて後述の
ごとく算出されるシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気
質量)Ccに対し、所望の空燃比となるように制御す
る。
【0022】点火栓4による点火時期は、エンジン運転
条件に基づいて、MBT(トルク上の最適点火時期)又
はノック限界に制御する。次に、燃料噴射量等の制御の
ためのシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量)Cc
の算出について、図4〜図8のフローチャート等によ
り、詳細に説明する。
条件に基づいて、MBT(トルク上の最適点火時期)又
はノック限界に制御する。次に、燃料噴射量等の制御の
ためのシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量)Cc
の算出について、図4〜図8のフローチャート等によ
り、詳細に説明する。
【0023】ここで、図2中に示すように、エアフロー
メータ14により計測される吸入空気量(質量流量)を
Qa(kg/h)とするが、1/3600を乗じて、
(g/msec)として扱う。
メータ14により計測される吸入空気量(質量流量)を
Qa(kg/h)とするが、1/3600を乗じて、
(g/msec)として扱う。
【0024】また、マニホールド部の圧力をPm(P
a)、容積をVm(m3 ;一定)、空気質量をCm
(g)、温度をTm(K)とする。また、シリンダ部の
圧力をPc(Pa)、容積をVc(m3 )、空気質量を
Cc(g)、温度をTc(K)とする。更に、シリンダ
内新気割合をη(%)とする。
a)、容積をVm(m3 ;一定)、空気質量をCm
(g)、温度をTm(K)とする。また、シリンダ部の
圧力をPc(Pa)、容積をVc(m3 )、空気質量を
Cc(g)、温度をTc(K)とする。更に、シリンダ
内新気割合をη(%)とする。
【0025】また、マニホールド部とシリンダ部とで、
Pm=Pc、Tm=Tc(圧力及び温度は変化しない)
と仮定する。図4はマニホールド部流入空気量算出ルー
チンのフローチャートであり、所定時間Δt(例えば1
msec)毎に実行される。本ルーチンがマニホールド
部流入空気量算出手段に相当する。
Pm=Pc、Tm=Tc(圧力及び温度は変化しない)
と仮定する。図4はマニホールド部流入空気量算出ルー
チンのフローチャートであり、所定時間Δt(例えば1
msec)毎に実行される。本ルーチンがマニホールド
部流入空気量算出手段に相当する。
【0026】ステップ1(図にはS1と記す。以下同
様)では、エアフローメータ14の出力より吸入空気量
Qa(質量流量;g/msec)を計測する。ステップ
2では、吸入空気量Qaの積分計算により、所定時間Δ
毎にマニホールド部へ流入する空気量Ca(空気質量;
g)=Qa・Δtを算出する。
様)では、エアフローメータ14の出力より吸入空気量
Qa(質量流量;g/msec)を計測する。ステップ
2では、吸入空気量Qaの積分計算により、所定時間Δ
毎にマニホールド部へ流入する空気量Ca(空気質量;
g)=Qa・Δtを算出する。
【0027】図5はシリンダ容積算出ルーチンのフロー
チャートであり、所定時間Δt毎に実行される。本ルー
チンが補正手段を含むシリンダ容積算出手段に相当す
る。ステップ11では、吸気弁5の閉時期IVC、吸気
弁5の開時期IVO、排気弁6の閉時期EVCを検出す
る。尚、これらは吸気弁5及び排気弁6に対しリフトセ
ンサを設けて直接的に検出してもよいが、コントロール
ユニット11での制御上の指令値を用いることで簡素化
できる。
チャートであり、所定時間Δt毎に実行される。本ルー
チンが補正手段を含むシリンダ容積算出手段に相当す
る。ステップ11では、吸気弁5の閉時期IVC、吸気
弁5の開時期IVO、排気弁6の閉時期EVCを検出す
る。尚、これらは吸気弁5及び排気弁6に対しリフトセ
ンサを設けて直接的に検出してもよいが、コントロール
ユニット11での制御上の指令値を用いることで簡素化
できる。
【0028】ステップ12では、吸気弁5の閉時期IV
Cから、その時のシリンダ容積を算出し、目標Vc(m
3 )とする。ステップ13では、吸気弁5の開時期IV
O、排気弁6の閉時期EVC、また必要によりEGR率
により、シリンダ内新気割合η(%)を算出する。
Cから、その時のシリンダ容積を算出し、目標Vc(m
3 )とする。ステップ13では、吸気弁5の開時期IV
O、排気弁6の閉時期EVC、また必要によりEGR率
により、シリンダ内新気割合η(%)を算出する。
【0029】すなわち、吸気弁5の開時期IVOと排気
弁6の閉時期EVCとにより、オーバーラップ量が定ま
り、オーバーラップ量が多くなる程、残ガス量(内部E
GR量)が大となるので、オーバーラップ量に基づいて
シリンダ内新気割合ηを求める。また、可変動弁エンジ
ンでは、オーバーラップ量の制御により内部EGRを自
在に制御できるので、一般にはEGR装置(外部EG
R)は設けないが、設ける場合は、更にそのEGR率に
より補正して、最終的なシリンダ内新気割合ηを求め
る。
弁6の閉時期EVCとにより、オーバーラップ量が定ま
り、オーバーラップ量が多くなる程、残ガス量(内部E
GR量)が大となるので、オーバーラップ量に基づいて
シリンダ内新気割合ηを求める。また、可変動弁エンジ
ンでは、オーバーラップ量の制御により内部EGRを自
在に制御できるので、一般にはEGR装置(外部EG
R)は設けないが、設ける場合は、更にそのEGR率に
より補正して、最終的なシリンダ内新気割合ηを求め
る。
【0030】ステップ14では、目標Vcにシリンダ内
新気割合ηを乗じて、目標空気量相当の実Vc(m3 )
=目標Vc・ηを算出する。ステップ15では、次式の
ごとく、目標空気量相当の実Vc(m3 )にエンジン回
転速度Ne(rpm)を乗じて、Vc変化速度(体積流
量;m3 /msec)を算出する。
新気割合ηを乗じて、目標空気量相当の実Vc(m3 )
=目標Vc・ηを算出する。ステップ15では、次式の
ごとく、目標空気量相当の実Vc(m3 )にエンジン回
転速度Ne(rpm)を乗じて、Vc変化速度(体積流
量;m3 /msec)を算出する。
【0031】Vc=Vc・Ne・K ここで、Kは単位を揃えるための定数で、K=(1/3
0)×(1/1000)である。1/30は、Ne(r
pm)をNe(180deg/sec)に変換するため
のものであり、1/1000は、Vc(m3 /sec)
をVc(m3 /msec)に変換するためのものであ
る。
0)×(1/1000)である。1/30は、Ne(r
pm)をNe(180deg/sec)に変換するため
のものであり、1/1000は、Vc(m3 /sec)
をVc(m3 /msec)に変換するためのものであ
る。
【0032】また、一部気筒の稼働を停止させる制御を
行う場合は、次式による。 Vc=Vc・Ne・K・n/N n/Nは一部気筒の稼働を停止させる場合の稼働率であ
り、Nは気筒数、nはそのうちの稼働気筒数である。従
って、例えば4気筒エンジンで、1気筒の稼働を停止さ
せている場合は、n/N=3/4となる。尚、特定気筒
の稼働を停止させる場合は、当該気筒の吸気弁及び排気
弁を全閉状態に保持した上で、燃料カットを行う。
行う場合は、次式による。 Vc=Vc・Ne・K・n/N n/Nは一部気筒の稼働を停止させる場合の稼働率であ
り、Nは気筒数、nはそのうちの稼働気筒数である。従
って、例えば4気筒エンジンで、1気筒の稼働を停止さ
せている場合は、n/N=3/4となる。尚、特定気筒
の稼働を停止させる場合は、当該気筒の吸気弁及び排気
弁を全閉状態に保持した上で、燃料カットを行う。
【0033】ステップ16では、Vc変化速度(体積流
量;m3 /msec)の積分計算により、シリンダ容積
Vc(m3 )=Vc変化速度・Δtを算出する。以上に
より、シリンダ容積Vcが算出されるが、特にステップ
11〜14の部分が吸気弁及び排気弁の開閉時期に基づ
く補正手段に相当する。
量;m3 /msec)の積分計算により、シリンダ容積
Vc(m3 )=Vc変化速度・Δtを算出する。以上に
より、シリンダ容積Vcが算出されるが、特にステップ
11〜14の部分が吸気弁及び排気弁の開閉時期に基づ
く補正手段に相当する。
【0034】図6は連続計算(マニホールド部吸気収支
計算及びシリンダ吸入空気量算出)ルーチンのフローチ
ャートであり、所定時間Δt毎に繰り返し実行される。
本ルーチンがマニホールド部吸気収支計算手段及びシリ
ンダ吸入空気量算出手段に相当する。また、図7には連
続計算部をブロック図で示している。
計算及びシリンダ吸入空気量算出)ルーチンのフローチ
ャートであり、所定時間Δt毎に繰り返し実行される。
本ルーチンがマニホールド部吸気収支計算手段及びシリ
ンダ吸入空気量算出手段に相当する。また、図7には連
続計算部をブロック図で示している。
【0035】ステップ21では、マニホールド部吸気収
支計算(マニホールド部空気質量Cmの収支計算)のた
め、次式のごとく、マニホールド部空気質量の前回値C
m(n-1) に、図4のルーチンで求めたマニホールド部へ
流入する空気質量Ca(=Qa・Δt)を加算し、ま
た、マニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ
吸入空気量であるシリンダ部空気質量Cc(n) を減算し
て、マニホールド部空気質量Cm(n) (g)を算出す
る。
支計算(マニホールド部空気質量Cmの収支計算)のた
め、次式のごとく、マニホールド部空気質量の前回値C
m(n-1) に、図4のルーチンで求めたマニホールド部へ
流入する空気質量Ca(=Qa・Δt)を加算し、ま
た、マニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ
吸入空気量であるシリンダ部空気質量Cc(n) を減算し
て、マニホールド部空気質量Cm(n) (g)を算出す
る。
【0036】Cm(n) =Cm(n-1) +Ca−Cc(n) ここで用いるCc(n) は前回のルーチンで次のステップ
32により算出されたCcである。
32により算出されたCcである。
【0037】ステップ22では、シリンダ吸入空気量
(シリンダ部空気質量Cc)の算出のため、次式のごと
く、図5のルーチンで求めたシリンダ容積Vcに、マニ
ホールド部空気質量Cmを掛算し、また、マニホールド
部容積Vm(一定値)で除算して、シリンダ部空気質量
Cc(g)を求める。
(シリンダ部空気質量Cc)の算出のため、次式のごと
く、図5のルーチンで求めたシリンダ容積Vcに、マニ
ホールド部空気質量Cmを掛算し、また、マニホールド
部容積Vm(一定値)で除算して、シリンダ部空気質量
Cc(g)を求める。
【0038】 Cc=Vc・Cm/Vm ・・・(1) この(1)式は、次のように求められる。気体の状態方
程式P・V=C・R・Tより、C=P・V/(R・T)
であるので、シリンダ部について、 Cc=Pc・Vc/(R・Tc) ・・・(2) となる。
程式P・V=C・R・Tより、C=P・V/(R・T)
であるので、シリンダ部について、 Cc=Pc・Vc/(R・Tc) ・・・(2) となる。
【0039】ここで、Pc=Pm、Tc=Tmと仮定す
るので、 Cc=Pm・Vc/(R・Tm) ・・・(3) となる。
るので、 Cc=Pm・Vc/(R・Tm) ・・・(3) となる。
【0040】一方、気体の状態方程式P・V=C・R・
Tより、P/(R・T)=C/Vであるので、マニホー
ルド部について、 Pm/(R・Tm)=Cm/Vm ・・・(4) となる。
Tより、P/(R・T)=C/Vであるので、マニホー
ルド部について、 Pm/(R・Tm)=Cm/Vm ・・・(4) となる。
【0041】この(4)式を(3)式に代入すれば、 Cc=Vc・〔Pm/(R・Tm)〕=Vc・〔Cm/
Vm〕 となり、上記(1)式が得られる。
Vm〕 となり、上記(1)式が得られる。
【0042】以上のように、ステップ21,22を繰り
返し実行することにより、すなわち図7に示すように連
続計算することにより、シリンダ吸入空気量であるシリ
ンダ部空気質量Cc(g)を求めて、出力することがで
きる。尚、ステップ21,22の処理順序は逆でもよ
い。
返し実行することにより、すなわち図7に示すように連
続計算することにより、シリンダ吸入空気量であるシリ
ンダ部空気質量Cc(g)を求めて、出力することがで
きる。尚、ステップ21,22の処理順序は逆でもよ
い。
【0043】図8は後処理ルーチンのフローチャートで
ある。ステップ31では、次式のごとく、シリンダ部空
気質量Cc(g)を加重平均処理して、Cck(g)を
算出する。
ある。ステップ31では、次式のごとく、シリンダ部空
気質量Cc(g)を加重平均処理して、Cck(g)を
算出する。
【0044】Cck=Cck×(1−M)+Cc×M Mは加重平均定数であり、0<M<1である。ステップ
32では、加重平均処理後のシリンダ部空気質量Cck
(g)をサイクル周期に対応させるため、エンジン回転
数Ne(rpm)を用いて、 Cck(g/cycle )=Cck/(120/Ne) により、1サイクル(2回転=720deg)毎のシリンダ部
空気質量(g/cycle )に変換する。
32では、加重平均処理後のシリンダ部空気質量Cck
(g)をサイクル周期に対応させるため、エンジン回転
数Ne(rpm)を用いて、 Cck(g/cycle )=Cck/(120/Ne) により、1サイクル(2回転=720deg)毎のシリンダ部
空気質量(g/cycle )に変換する。
【0045】尚、加重平均処理は、スロットル弁が大き
く開いている(全開)時等の吸気の脈動が大きいときに
限定して行うと、制御精度と制御応答性を両立させるこ
とができる。
く開いている(全開)時等の吸気の脈動が大きいときに
限定して行うと、制御精度と制御応答性を両立させるこ
とができる。
【0046】図9はこの場合の後処理ルーチンのフロー
チャートである。ステップ35でシリンダ部空気質量C
c(g)の変化量ΔCcを算出する。続いてステップ3
6でこの変化量ΔCcが所定範囲内(所定値Aより大き
く所定値Bより小さい)か否かを判定する。所定範囲内
の場合は、加重平均処理をする必要ないので、ステップ
37でCck(g)=Cc(g)とした後、ステップ3
2で図8のステップ32と同じに1サイクル(2回転=
720deg)毎のシリンダ部空気質量Cck(g/cycle )
に変換する。変化量ΔCcが所定範囲外である場合は、
ステップ31で図8のステップ31と同じにシリンダ部
空気質量Cc(g)を加重平均処理してCck(g)を
算出し、ステップ32へ進む。
チャートである。ステップ35でシリンダ部空気質量C
c(g)の変化量ΔCcを算出する。続いてステップ3
6でこの変化量ΔCcが所定範囲内(所定値Aより大き
く所定値Bより小さい)か否かを判定する。所定範囲内
の場合は、加重平均処理をする必要ないので、ステップ
37でCck(g)=Cc(g)とした後、ステップ3
2で図8のステップ32と同じに1サイクル(2回転=
720deg)毎のシリンダ部空気質量Cck(g/cycle )
に変換する。変化量ΔCcが所定範囲外である場合は、
ステップ31で図8のステップ31と同じにシリンダ部
空気質量Cc(g)を加重平均処理してCck(g)を
算出し、ステップ32へ進む。
【0047】以上のようなシリンダ吸入空気量(シリン
ダ部空気質量Cc,Cck)の算出により、すなわち、
マニホールド部空気質量Cmの収支計算を行いつつ、マ
ニホールド部空気質量Cmとシリンダ容積Vcとに基づ
いてシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量)Ccを
算出するに際し、前記シリンダ容積Vcを吸気弁及び排
気弁の開閉時期に基づいて補正、特に、吸気弁の閉時期
におけるシリンダ容積、及び、オーバーラップ量に応じ
たシリンダ内新気割合により補正することで、シリンダ
容積の実質的な変化に対応して、シリンダ吸入空気量を
正確に求めることができる。
ダ部空気質量Cc,Cck)の算出により、すなわち、
マニホールド部空気質量Cmの収支計算を行いつつ、マ
ニホールド部空気質量Cmとシリンダ容積Vcとに基づ
いてシリンダ吸入空気量(シリンダ部空気質量)Ccを
算出するに際し、前記シリンダ容積Vcを吸気弁及び排
気弁の開閉時期に基づいて補正、特に、吸気弁の閉時期
におけるシリンダ容積、及び、オーバーラップ量に応じ
たシリンダ内新気割合により補正することで、シリンダ
容積の実質的な変化に対応して、シリンダ吸入空気量を
正確に求めることができる。
【0048】よって、可変動弁エンジンでのシリンダ吸
入空気量の算出精度を大幅に向上させることができ、燃
料噴射量制御においては、空燃比制御精度が向上し、こ
れにより排気性能及び運転性能が大幅に向上する。
入空気量の算出精度を大幅に向上させることができ、燃
料噴射量制御においては、空燃比制御精度が向上し、こ
れにより排気性能及び運転性能が大幅に向上する。
【0049】また、圧力センサや温度センサを一切設け
ることなく実施できるので、コストアップを招くことも
ない。
ることなく実施できるので、コストアップを招くことも
ない。
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジン
のシステム図
のシステム図
【図3】 吸排気弁の電磁駆動装置の基本構造図
【図4】 マニホールド部流入空気量算出ルーチンのフ
ローチャート
ローチャート
【図5】 シリンダ容積算出ルーチンのフローチャート
【図6】 連続計算(マニホールド部吸気収支計算及び
シリンダ吸入空気量算出)ルーチンのフローチャート
シリンダ吸入空気量算出)ルーチンのフローチャート
【図7】 連続計算部のブロック図
【図8】 後処理ルーチンのフローチャート
【図9】 後処理ルーチンの他の例のフローチャート
1 エンジン 4 点火栓 5 電磁駆動式の吸気弁 6 電磁駆動式の排気弁 7 吸気通路 8 排気通路 9 燃料噴射弁 10 電制スロットル弁 11 コントロールユニット 12 クランク角センサ 13 アクセルペダルセンサ 14 エアフローメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永石 初雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G092 AA01 AA05 AA11 AA14 BB02 BB10 CA07 CB05 DA07 DA12 DC03 DF05 DG09 EA13 EB01 EB06 EB09 FA08 FA15 GA02 GA04 GA05 HA01Z HA05Z HA13Z HC05X HE01Z HE03Z HE06X HF08Z 3G301 HA07 HA19 JA13 JA21 KA05 KA07 KA08 LA03 LA07 LB01 LC01 MA12 NA02 NA07 NB03 NB05 NB15 NE16 PA04Z PA07Z PC08A PE01Z PE03Z PE06A PE10Z PF03Z
Claims (3)
- 【請求項1】吸気弁及び排気弁の開閉時期を任意に制御
可能な可変動弁エンジンにおいて、マニホールド部上流
のエアフローメータの出力に基づいて、シリンダに吸入
されるシリンダ吸入空気量を算出するシリンダ吸入空気
量算出装置であって、 エアフローメータの出力からマニホールド部へ流入する
空気量を算出するマニホールド部流入空気量算出手段
と、 シリンダ容積を算出するシリンダ容積算出手段と、 マニホールド部へ流入する空気量及びマニホールド部か
らシリンダ部へ流出するシリンダ吸入空気量の収支計算
を行ってマニホールド部の空気量を算出するマニホール
ド部吸気収支計算手段と、 マニホールド部の空気量とシリンダ容積とに基づいてシ
リンダ吸入空気量を算出するシリンダ吸入空気量算出手
段と、を備える一方、 前記シリンダ容積算出手段に対し、吸気弁及び排気弁の
開閉時期に基づいてシリンダ容積を補正する補正手段を
備える構成とした可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気
量算出装置。 - 【請求項2】前記補正手段は、吸気弁の閉時期における
シリンダ容積に基づいて、シリンダ容積を補正するもの
であることを特徴とする請求項1記載の可変動弁エンジ
ンのシリンダ吸入空気量算出装置。 - 【請求項3】前記補正手段は、吸気弁及び排気弁の開閉
時期に応じたシリンダ内新気割合に基づいて、シリンダ
容積を補正するものであることを特徴とする請求項1又
は請求項2記載の可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気
量算出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11223682A JP2001050091A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気量算出装置 |
EP00116883A EP1074716A3 (en) | 1999-08-06 | 2000-08-04 | Internal cylinder intake-air quantity calculating apparatus and method for variable valve open/closure timing controlled engine |
US09/634,008 US6328007B1 (en) | 1999-08-06 | 2000-08-07 | Internal cylinder intake-air quantity calculating apparatus and method for variable valve open/closure timing controlled engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11223682A JP2001050091A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気量算出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001050091A true JP2001050091A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16802005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11223682A Pending JP2001050091A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気量算出装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6328007B1 (ja) |
EP (1) | EP1074716A3 (ja) |
JP (1) | JP2001050091A (ja) |
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US7255089B2 (en) | 2004-06-04 | 2007-08-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine control device and control method |
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CN100402822C (zh) * | 2004-10-08 | 2008-07-16 | 日产自动车株式会社 | 发动机的燃料喷射控制设备和方法 |
CN100402823C (zh) * | 2004-10-08 | 2008-07-16 | 日产自动车株式会社 | 内燃机控制设备及吸入发动机汽缸中的汽缸进气量估测方法 |
JP2012163010A (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2012251535A (ja) * | 2011-06-07 | 2012-12-20 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関 |
WO2014125748A1 (ja) * | 2013-02-12 | 2014-08-21 | 日産自動車株式会社 | 吸入空気量推定装置及び吸入空気量推定方法 |
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