JP2007077935A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly estimate a changing air amount in a cylinder depending on operation of various devices such as intake and exhaust valves in transition operation and thereby to optimally control a fuel injection amount and ignition timing. <P>SOLUTION: An engine model for simulating engine operation is mounted on an engine control device, each parameter after a lapse of a predetermined time is estimated by the engine model, and each device is controlled so that the estimation result becomes a target value. Error in engine model is corrected based on results of each sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、目標トルクに基づいて、空気量、燃料噴射量、点火時期等を制御するトルクベース制御方式の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, and more particularly to a control device for an internal combustion engine of a torque base control system that controls an air amount, a fuel injection amount, an ignition timing, and the like based on a target torque.

内燃機関（以下、エンジンと云うことがある）の制御装置として、内燃機関の目標出力トルクを算出し、算出した目標出力トルクと機関回転速度とに基いて設定空燃比を算出し、目標出力トルクと設定空燃比とに基いて目標シリンダ空気量を算出し、目標シリンダ空気量と機関回転速度に基いて目標吸入空気量を算出し、その目標吸入空気量に対して所定の進み特性のフィルタ処理を施した目標吸入空気量に基いて吸入空気量の制御を行なうものがある（例えば、特許文献１）。   As a control device for an internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine), a target output torque of the internal combustion engine is calculated, a set air-fuel ratio is calculated based on the calculated target output torque and the engine rotational speed, and the target output torque is calculated. The target cylinder air amount is calculated based on the air-fuel ratio and the set air-fuel ratio, the target intake air amount is calculated based on the target cylinder air amount and the engine speed, and the predetermined advance characteristic is filtered with respect to the target intake air amount. Some control the intake air amount on the basis of the target intake air amount subjected to the above (for example, Patent Document 1).

吸入空気量を変化させる制御要素としては、バルブリフトの特性等が挙げられ、可変バルブ機構、バルブリフト量（およびバルブ作動角）を制御することによって吸入空気量を制御するものがある（例えば、特許文献２）。   Examples of the control element that changes the intake air amount include the characteristics of the valve lift and the like, and there is a variable valve mechanism, and an element that controls the intake air amount by controlling the valve lift amount (and the valve operating angle) (for example, Patent Document 2).

また、新しいロジックのエンジン制御方式として、トルクベース（トルクデマンド）制御方式が実用化されている。このエンジン制御方式の開発背景としては、車両用エンジンにおけるトラクションコントロール等のように、エンジン外部からエンジン側へ要求されるトルクが増え、その処理部が必要となったこと、キーデバイスである電制スロットルが実用化したこと等がある。   As a new logic engine control system, a torque base (torque demand) control system has been put into practical use. The background of the development of this engine control system is that the torque required from the outside of the engine to the engine side has increased as in the case of traction control in a vehicle engine, and that the processing unit has become necessary. The throttle has been put into practical use.

具体的な制御内容としては、ドライバのアクセル操作の他、アイドル要求トルクや車体制御等の外部要求トルクを総合的に判断して目標エンジントルクを設定し、それを達成するように燃料噴射量および吸入空気量を制御するものである。   Specifically, in addition to the driver's accelerator operation, external control torque such as idle request torque and vehicle body control is comprehensively determined to set the target engine torque, and the fuel injection amount and It controls the amount of intake air.

エンジントルクは、燃料噴射量に大きく依存するため、目標エンジントルクの実現には燃料制御が重要である。同時に排気ガス浄化触媒の高効率利用の観点より、空燃比を所望値に合わせることも必須の要求である。   Since the engine torque largely depends on the fuel injection amount, fuel control is important for realizing the target engine torque. At the same time, it is an essential requirement to adjust the air-fuel ratio to a desired value from the viewpoint of highly efficient use of the exhaust gas purification catalyst.

すなわち、トルクベース制御においては、燃料制御と空燃比制御の制御精度の両立が重要となる。トルクベース制御として提案されている方式は、燃料噴射量の決定方法により、次の２種類が存在する。   That is, in torque-based control, it is important to achieve both control accuracy of fuel control and air-fuel ratio control. There are the following two types of methods proposed as torque-based control depending on the method of determining the fuel injection amount.

その一つは、実吸入空気量を計測した後に燃料噴射量を決定する空気主導（先行）型のものであり（例えば、特許文献３）、もう一つは、目標トルク演算結果を基に直接燃料噴射量を決定する燃料主導（先行）型である（例えば、特許文献４）。   One of them is an air-driven (preceding) type that determines the fuel injection amount after measuring the actual intake air amount (for example, Patent Document 3), and the other is based directly on the target torque calculation result. This is a fuel-driven (preceding) type that determines the fuel injection amount (for example, Patent Document 4).

空気主導型のトルクベース制御では、目標トルクの演算結果を基に目標空気量を演算し、目標空気量を得るべく電制スロットルの駆動部へ目標スロットル開度の指令信号を送信し、それに応じてシリンダ（燃焼室）内に吸入される実空気量をエアフローセンサ等の空気量センサにより計測し、計測した実空気量と目標空燃比に基づいて燃料噴射量を決定する。   In air-driven torque-based control, the target air amount is calculated based on the target torque calculation result, and the target throttle opening command signal is sent to the electric throttle drive unit to obtain the target air amount. The actual air amount sucked into the cylinder (combustion chamber) is measured by an air amount sensor such as an air flow sensor, and the fuel injection amount is determined based on the measured actual air amount and the target air-fuel ratio.

空気主導型のトルクベース制御では、実空気量を基に燃料噴射量を決定することから、空燃比精度は保証される特徴がある。しかし、トルクを決める燃料噴射量は空気量を介して決定されるため、空気量制御の精度如何では、発生トルクが目標トルクから大きく外れることがある。   The air-driven torque-based control has a feature that air-fuel ratio accuracy is guaranteed because the fuel injection amount is determined based on the actual air amount. However, since the fuel injection amount that determines the torque is determined via the air amount, the generated torque may greatly deviate from the target torque depending on the accuracy of the air amount control.

一方、燃料主導型のトルクベース制御においては、目標トルク演算結果を基に、所望の空燃比となるように目標燃料噴射量と目標空気量を決定し、それぞれ燃料噴射を行うインジェクタと電制スロットルに対応する指令信号が送信される。   On the other hand, in fuel-driven torque-based control, based on the target torque calculation result, the target fuel injection amount and the target air amount are determined so as to achieve a desired air-fuel ratio, and the injector and the electric throttle that respectively perform fuel injection A command signal corresponding to is transmitted.

燃料主導型のトルクベース制御では、燃料噴射量、空気量それぞれが、目標値どおりに実現されない場合、所望の空燃比が得られない欠点がある。特に、吸入空気量については、目標空気量と実空気量を一致させるのが困難であり、空気量制御の精度向上が大きな課題となる。
特開平１１−２２５１１号公報 特開２００４−０４４５４９号公報 特開平１０−８９１４０号公報 特開平１−３１３６３６号公報 In the fuel-driven torque-based control, there is a drawback that a desired air-fuel ratio cannot be obtained if the fuel injection amount and the air amount are not realized as target values. In particular, with respect to the intake air amount, it is difficult to make the target air amount and the actual air amount coincide with each other, and improving the accuracy of air amount control becomes a major issue.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-22511 JP 2004-045549 A JP-A-10-89140 JP-A-1-313636

従来の技術では、空気量センサの出力をもとに内燃機関に装着された各種アクチュエータを、予め決められた運転状態に応じて制御を実施している。しかし、空気量センサは、可変吸気バルブ等、内燃機関に装備されている各種アクチュエータの上流側に位置しているため、各種アクチュエータの動作後の空気流量しか測定できない。このため、特に、過運転時におけるシリンダへの吸入空気量を正確に計測することができない。このため、燃料噴射量、点火時期を最適に制御することができない。   In the prior art, various actuators mounted on an internal combustion engine are controlled based on the output of an air amount sensor according to a predetermined operating state. However, since the air amount sensor is located upstream of various actuators mounted on the internal combustion engine, such as a variable intake valve, it can measure only the air flow after operation of the various actuators. For this reason, in particular, the amount of intake air to the cylinder during overrun cannot be measured accurately. For this reason, the fuel injection amount and the ignition timing cannot be optimally controlled.

本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、過渡運転時に各種アクチュエータの動作に応じて変化するシリンダ内空気量を正確に推定し、燃料噴射量、点火時期を最適に制御する内燃機関の制御装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to accurately estimate the amount of air in the cylinder that changes according to the operation of various actuators during transient operation, It is an object to provide a control device for an internal combustion engine that optimally controls the timing.

本発明による内燃機関の制御装置は、スロットルバルブによって内燃機関への空気量を制御するスロットル制御装置と、吸気バルブを所定の位置に動作させる吸気バルブ制御装置と、前記吸気バルブの動作状態を検出する吸気バルブセンサと、燃料供給を行う燃料噴射装置と、点火を行う点火装置とを有する内燃機関の制御装置において、前記吸気バルブセンサの出力に応じて吸気バルブ通過空気量を推定する吸気バルブ通過空気量推定モデル部と、前記吸気バルブセンサの出力に応じてシリンダ内残留ガス量を推定するシリンダ内残留ガス推定モデル部と、前記吸気バルブ通過空気量推定モデル部によって推定された吸気バルブ通過空気量に応じてシリンダ内吸気圧力を推定するシリンダ内吸気圧力推定モデル部と、前記シリンダ内吸気圧力推定モデル部によって推定されたシリンダ内吸気圧力と前記シリンダ内残留ガス推定モデル部によって推定されたシリンダ内残留ガス量に応じてシリンダ内空気量を推定するシリンダ内空気量推定モデル部とを有し、前記シリンダ内空気量推定モデル部によって推定されたシリンダ内空気量に基づいて前記燃料噴射装置による燃料噴射と前記点火装置による点火時期の少なくとも何れか一方の制御する。   An internal combustion engine control device according to the present invention includes a throttle control device that controls the amount of air to the internal combustion engine using a throttle valve, an intake valve control device that operates the intake valve to a predetermined position, and an operating state of the intake valve. In an internal combustion engine control device having an intake valve sensor that performs fuel supply, a fuel injection device that supplies fuel, and an ignition device that performs ignition, an intake valve passage that estimates an intake valve passage air amount according to an output of the intake valve sensor An air amount estimation model unit, a cylinder residual gas estimation model unit that estimates a cylinder residual gas amount according to the output of the intake valve sensor, and an intake valve passage air estimated by the intake valve passage air amount estimation model unit A cylinder intake pressure estimation model unit for estimating the cylinder intake pressure according to the amount, and the cylinder intake pressure An in-cylinder intake air pressure estimated by the estimation model unit and an in-cylinder air amount estimation model unit for estimating the cylinder air amount according to the cylinder residual gas amount estimated by the cylinder residual gas estimation model unit Then, at least one of fuel injection by the fuel injection device and ignition timing by the ignition device is controlled based on the cylinder air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、燃料タンクの蒸発ガスを機関吸気系にパージするパージ装置によるパージ空気流量を算出するパージ空気流量演算部を有し、前記パージ空気流量演算部によって算出されたパージ空気流量によって、前記シリンダ内空気量推定モデル部により推定されたシリンダ内空気量を燃焼寄与空気量として補正する。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably has a purge air flow rate calculation unit that calculates a purge air flow rate by a purge device that purges the evaporated gas of the fuel tank into the engine intake system, and the purge air flow rate calculation unit Based on the calculated purge air flow rate, the cylinder air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit is corrected as a combustion contributing air amount.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、排気ガス再循環装置によるＥＧＲ空気流量を算出するＥＧＲ空気流量演算部を有し、前記ＥＧＲ空気流量演算部によって算出されたＥＧＲ空気流量によって、前記シリンダ内空気量推定モデル部により推定されたシリンダ内空気量を燃焼寄与空気量として補正する。   The control device for an internal combustion engine according to the present invention preferably has an EGR air flow rate calculation unit for calculating an EGR air flow rate by the exhaust gas recirculation device, and the EGR air flow rate is calculated by the EGR air flow rate calculation unit. The cylinder air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit is corrected as the combustion contributing air amount.

本発明による内燃機関の制御装置は、更に、目標燃焼トルクに基づいて目標シリンダ内空気量を算出する目標シリンダ内空気量算出モデル部を有し、前記スロットル制御装置と前記吸気バルブ制御装置は、前記目標シリンダ内空気量推定モデル部によって算出された目標シリンダ内空気量と前記シリンダ内空気量推定モデル部によって推定されたシリンダ内空気量との差が減少するように動作する。   The control device for an internal combustion engine according to the present invention further includes a target cylinder air amount calculation model unit that calculates a target cylinder air amount based on the target combustion torque, and the throttle control device and the intake valve control device include: The operation is performed so that the difference between the target cylinder air amount calculated by the target cylinder air amount estimation model unit and the cylinder air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit is reduced.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記各推定モデル部による推定モデルを、吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力あるいは空燃比センサ検出される空燃比に応じて修正する。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably corrects the estimation model by each of the estimation model units according to the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor or the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記推定モデル部による推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部の圧力と前記吸気管圧力センサの圧力との偏差が小さくなるように推定モデルを修正する。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably corrects the estimation model so that a deviation between the pressure of the intake collector calculated from the result of the estimation model by the estimation model unit and the pressure of the intake pipe pressure sensor becomes small. To do.

本発明による内燃機関の制御装置は、吸気バルブを所定の位置に動作させる吸気バルブ制御装置と、前記吸気バルブの動作状態を検出する吸気バルブセンサと、燃料供給を行う燃料噴射装置と、点火を行う点火装置とを有する内燃機関の制御装置において、前記吸気バルブセンサの出力に応じて吸気バルブ通過空気量を算出する吸気バルブ空気流量演算手段と、前記吸気バルブ空気流量演算部によって算出された吸気バルブ空気流量に応じてシリンダ内吸気圧力を算出するシリンダ内吸気圧演算手段と、前記シリンダ内吸気圧演算手段によって算出されたシリンダ内吸気圧力に応じてシリンダ内空気流量を算出するシリンダ内空気流量演算手段と、燃料タンクの蒸発ガスを機関吸気系にパージするパージ装置によるパージ空気流量を算出するパージ空気流量演算手段と、排気ガス再循環装置によるＥＧＲ空気流量を算出するＥＧＲ空気流量演算手段と、前記吸気バルブセンサの出力に応じてバルブオーバラップによるシリンダ内残留ガス流量を算出するシリンダ内残留ガス流量演算手段と、前記シリンダ内空気流量演算手段によって算出されたシリンダ内空気流量と前記パージ空気流量演算手段によって算出されたパージ空気流量と前記ＥＧＲ空気演算手段によって算出されたＥＧＲ空気流量とシリンダ内残留ガス流量演算手段によって算出されたシリンダ内残留ガス流量とから燃焼寄与空気量を算出する燃焼寄与空気量演算手段とを有し、前記燃焼寄与空気量演算手段によって算出された燃焼寄与空気量に基づいて前記燃料噴射装置による燃料噴射と前記点火装置による点火時期の少なくとも何れか一方の制御する。   An internal combustion engine control device according to the present invention includes an intake valve control device that operates an intake valve to a predetermined position, an intake valve sensor that detects an operation state of the intake valve, a fuel injection device that supplies fuel, and ignition. In an internal combustion engine control device having an ignition device to perform, an intake valve air flow rate calculation means for calculating an intake valve passing air amount according to an output of the intake valve sensor, and an intake air calculated by the intake valve air flow rate calculation unit In-cylinder intake pressure calculating means for calculating the intake pressure in the cylinder according to the valve air flow rate, and in-cylinder air flow rate for calculating the in-cylinder air flow rate according to the in-cylinder intake pressure calculated by the in-cylinder intake pressure calculation means Calculates the purge air flow rate by the calculation means and the purge device that purges the fuel tank evaporative gas to the engine intake system An air flow rate calculating means, an EGR air flow rate calculating means for calculating an EGR air flow rate by the exhaust gas recirculation device, and an in-cylinder residual gas flow rate by a valve overlap according to the output of the intake valve sensor A residual gas flow rate calculating means; a cylinder air flow rate calculated by the cylinder air flow rate calculating means; a purge air flow rate calculated by the purge air flow rate calculating means; and an EGR air flow rate calculated by the EGR air calculating means. Combustion contribution air amount calculation means for calculating the combustion contribution air amount from the cylinder residual gas flow rate calculated by the cylinder residual gas flow rate calculation means, and the combustion contribution air calculated by the combustion contribution air amount calculation means The fuel injection by the fuel injection device and the ignition timing by the ignition device based on the quantity At least one to one control.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記吸気バルブ空気流量演算手段による吸気バルブ空気流量の演算に用いる吸気バルブ開口面積を補正する。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably includes an intake collector pressure estimation calculating means for estimating the pressure of the intake collector and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector pressure Used for calculation of the intake valve air flow rate by the intake valve air flow rate calculation means so that the deviation between the intake collector estimated pressure estimated by the estimation calculation means and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor becomes small. Correct the intake valve opening area.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記ＥＧＲ空気流量演算部によるＥＧＲ空気流量の演算に用いるＥＧＲバルブ開口面積を補正する。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably includes an intake collector pressure estimation calculating means for estimating the pressure of the intake collector and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector pressure An EGR valve used for the calculation of the EGR air flow rate by the EGR air flow rate calculation unit so that the deviation between the intake collector estimated pressure estimated by the estimation calculation means and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor becomes small. Correct the opening area.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記シリンダ内残留ガス流量演算手段によるシリンダ内残留ガス流量の演算に用いるバルブオーバラップ開口面積を補正する。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably includes an intake collector pressure estimation calculating means for estimating the pressure of the intake collector and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector pressure Calculation of the residual gas flow rate in the cylinder by the residual gas flow rate calculation means in the cylinder so that the deviation between the intake collector estimated pressure estimated by the estimation calculation means and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor becomes small. The valve overlap opening area used for the correction is corrected.

本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記パージ空気流量演算手段によるパージ空気流量の演算に用いるパージ開口面積を補正する。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably includes an intake collector pressure estimation calculating means for estimating the pressure of the intake collector and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector pressure The purge opening used for calculating the purge air flow rate by the purge air flow rate calculation means so that the deviation between the intake collector estimated pressure estimated by the estimation calculation means and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor becomes small. Correct the area.

本発明は、上記各種推定モデルをエンジンモデルとし、エンジン制御装置にエンジン動作をシミュレートするエンジンモデルを実装し、このエンジンモデルにより所定時間経過後の各パラメータを予測し、この予測結果が目標値になるように各アクチュエータを制御するものであり、各種アクチュエータの動作状態が急激に変化する過渡運転時におけるシリンダ内空気量を、エンジンモデルを用いたシリンダ内空気量推定モデルにより決定されるシリンダ流入空気量により、燃料噴射量や点火時期を求めることにより、過渡運転時のトルク変動や排気悪化等を防止できる。   The present invention uses the above-described various estimation models as engine models, and implements an engine model that simulates engine operation in the engine control device, predicts each parameter after a predetermined period of time using the engine model, and the prediction result is a target value. The cylinder inflow is determined by the cylinder air amount estimation model using the engine model during transient operation where the operating state of each actuator changes rapidly. By obtaining the fuel injection amount and the ignition timing based on the air amount, it is possible to prevent torque fluctuation and exhaust deterioration during transient operation.

本発明の内燃機関の制御装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一つの実施形態の制御装置が適用される燃料噴射式の内燃機関のシステム構成を示している。 An embodiment of a control device for an internal combustion engine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration of a fuel injection type internal combustion engine to which a control device of one embodiment of the present invention is applied.

本実施形態の内燃機関１０は、Ｖ型エンジンとして構成されている。内燃機関１０は、エンジンブロック１１に形成されたシリンダボア１２内にピストン１３を有し、各バンクにおいて複数個の燃焼室（シリンダ室）１４を画定している。ピストン１３はコネクティングロッド４３によってクランク軸４４に駆動連結されている。   The internal combustion engine 10 of the present embodiment is configured as a V-type engine. The internal combustion engine 10 has a piston 13 in a cylinder bore 12 formed in the engine block 11, and defines a plurality of combustion chambers (cylinder chambers) 14 in each bank. The piston 13 is drivingly connected to the crankshaft 44 by a connecting rod 43.

エンジンブロック１１にはクランク軸４４の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ４５と、冷却水温度を検出する水温センサ４６が取り付けられている。   A crank angle sensor 45 that detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 44 and a water temperature sensor 46 that detects the coolant temperature are attached to the engine block 11.

エアークリーナ１５には、吸入空気量を計測する空気量センサ１６と、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１７が設けられている。   The air cleaner 15 is provided with an air amount sensor 16 for measuring the amount of intake air and an intake air temperature sensor 17 for detecting the temperature of the intake air.

空気は、エアークリーナ１５より取り入れられ、吸入空気量を制御するスロットルバルブ１８を備えた絞り弁組立体、すなわちスロットルボディ１９と吸気管２０Ａを通り、インテークコレクタ（サージタンク）２０に入る。スロットルバルブ１８は燃焼室１４への空気量を制御する電動式のスロットル制御装置、いわゆる電制スロットルである。   Air is taken in from the air cleaner 15 and passes through a throttle valve assembly having a throttle valve 18 for controlling the amount of intake air, that is, a throttle body 19 and an intake pipe 20A, and enters an intake collector (surge tank) 20. The throttle valve 18 is an electric throttle control device that controls the amount of air to the combustion chamber 14, a so-called electric throttle.

スロットルボディ１９にはスロットルバルブ１８の開度を検出するスロットルセンサ２１が取り付けられている。吸気管２０Ａには吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ４９が取り付けられている。   A throttle sensor 21 that detects the opening of the throttle valve 18 is attached to the throttle body 19. An intake pipe pressure sensor 49 for detecting the intake pipe pressure is attached to the intake pipe 20A.

インテークコレクタ２０には内燃機関１０の各気筒（燃焼室１４）に空気を分岐供給する吸気分岐管２２が接続されている。吸気分岐管２２には、燃料供給を行う燃料噴射装置として、各気筒毎に燃料噴射弁２３が取り付けられている。   An intake branch pipe 22 is connected to the intake collector 20 to supply air to each cylinder (combustion chamber 14) of the internal combustion engine 10. A fuel injection valve 23 for each cylinder is attached to the intake branch pipe 22 as a fuel injection device that supplies fuel.

内燃機関１０の吸気側には、吸気ポート２４を開閉する吸気バルブ２５、吸気バルブ２５を所定の位置に動作させる吸気バルブ制御装置として吸気バルブ２５を可変動作できる吸気可変動弁機構２６が設けられている。なお、図１では図示を省略しているが、機関吸気側には吸気バルブ２５の動作状態を検出する吸気バルブセンサ４８（図３参照）が設けられている。   On the intake side of the internal combustion engine 10, an intake valve 25 that opens and closes the intake port 24, and an intake variable valve mechanism 26 that can variably operate the intake valve 25 as an intake valve control device that operates the intake valve 25 to a predetermined position are provided. ing. Although not shown in FIG. 1, an intake valve sensor 48 (see FIG. 3) for detecting the operating state of the intake valve 25 is provided on the engine intake side.

内燃機関１０の排気側には、排気ポート２７を開閉する排気バルブ２８、排気バルブ２８を可変動作できる排気可変動弁機構２９が設けられている。排気ポート２７には途中に触媒コンバータ３０を取り付けられている排気管３１が接続されている。触媒コンバータ３０の上流側には空燃比センサ４１が、触媒コンバータ３０の下流側には酸素センサ４２が各々取り付けられている。   On the exhaust side of the internal combustion engine 10, an exhaust valve 28 that opens and closes an exhaust port 27 and an exhaust variable valve mechanism 29 that can variably operate the exhaust valve 28 are provided. An exhaust pipe 31 to which a catalytic converter 30 is attached is connected to the exhaust port 27 on the way. An air-fuel ratio sensor 41 is attached upstream of the catalytic converter 30, and an oxygen sensor 42 is attached downstream of the catalytic converter 30.

内燃機関１０には排気ガス再循環通路３２が設けられている。排気ガス再循環通路３２にはＥＧＲバルブ３３が取り付けられている。ＥＧＲバルブ３３は排気ガスの一部を吸気系に戻すＥＧＲ量を制御する。   An exhaust gas recirculation passage 32 is provided in the internal combustion engine 10. An EGR valve 33 is attached to the exhaust gas recirculation passage 32. The EGR valve 33 controls the amount of EGR that returns a part of the exhaust gas to the intake system.

燃料噴射弁２３には、燃料タンク３４の燃料が燃料ポンプ３５によって加圧され、プレッシャレギュレータ４７によって調圧されて供給される。燃料タンク３４には、燃料タンク３４の蒸発ガスを機関吸気系にパージするパージ装置として、燃料タンク３４内の蒸発ガスを吸着するキャニスタ３６が設けられている。   The fuel in the fuel tank 34 is pressurized by the fuel pump 35, and regulated and supplied by the pressure regulator 47 to the fuel injection valve 23. The fuel tank 34 is provided with a canister 36 that adsorbs the evaporated gas in the fuel tank 34 as a purge device for purging the evaporated gas in the fuel tank 34 to the engine intake system.

キャニスタ３６に吸着された燃料は、燃料タンク３４の蒸発ガスを機関吸気系にパージするパージ装置として設けられているパージ通路３７、パージバルブ３８を通って吸気系に戻される。   The fuel adsorbed by the canister 36 is returned to the intake system through a purge passage 37 and a purge valve 38 provided as a purge device for purging the evaporated gas in the fuel tank 34 to the engine intake system.

内燃機関１０には、点火装置として、各燃焼室１４毎に点火プラグ３９が取り付けられている。点火プラグ３９は点火コイル４０によって放電電圧を印加され、火花放電によって燃焼室１４の燃料と空気との混合気の点火を行う。   An ignition plug 39 is attached to the internal combustion engine 10 for each combustion chamber 14 as an ignition device. The spark plug 39 is applied with a discharge voltage by the ignition coil 40 and ignites a mixture of fuel and air in the combustion chamber 14 by spark discharge.

内燃機関１０は、制御装置として、電子制御式のエンジン制御装置１００（以下、ＥＣＵと云う）を有する。ＥＣＵ１００は、空気量センサ１６、吸気温センサ１７、スロットルセンサ２１、空燃比センサ４１、酸素センサ４２、クランク角センサ４５、水温センサ４６、の各々よりセンサ信号を入力し、演算処理を行い、スロットルバルブ１８、燃料噴射弁２３、プレッシャレギュレータ４７、点火コイル４０、吸気可変動弁機構２６、排気可変動弁機構２９、ＥＧＲバルブ３３、パージバルブ３８の各々に対して制御指令信号を出力する。   The internal combustion engine 10 has an electronically controlled engine control device 100 (hereinafter referred to as ECU) as a control device. The ECU 100 receives sensor signals from the air amount sensor 16, the intake air temperature sensor 17, the throttle sensor 21, the air-fuel ratio sensor 41, the oxygen sensor 42, the crank angle sensor 45, and the water temperature sensor 46, performs arithmetic processing, and performs throttle processing. Control command signals are output to each of the valve 18, fuel injection valve 23, pressure regulator 47, ignition coil 40, intake variable valve mechanism 26, exhaust variable valve mechanism 29, EGR valve 33, and purge valve 38.

ＥＣＵ１００は、図２に示されているように、入力回路１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、ＣＰＵ（中央演算部）１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、出力回路１０６を含んだコンピュータにより構成されいる。   As shown in FIG. 2, the ECU 100 is constituted by a computer including an input circuit 101, an A / D conversion unit 102, a CPU (central processing unit) 103, a ROM 104, a RAM 105, and an output circuit 106.

入力回路１０１は上述のセンサ類より出力された信号を入力信号として取り込む。この入力信号がアナログ信号（スロットルセンサ２１、水温センサ４６からの信号）の場合には、入力回路１０１は、該信号からノイズ成分の除去等を行い、当該信号をＡ／Ｄ変換部１０２に出力する。   The input circuit 101 takes in signals output from the above-described sensors as input signals. When this input signal is an analog signal (a signal from the throttle sensor 21 or the water temperature sensor 46), the input circuit 101 removes a noise component from the signal and outputs the signal to the A / D converter 102. To do.

ＣＰＵ１０３は、入力回路１０１およびＡ／Ｄ変換部１０２によってＡ／Ｄ変換されたセンサ信号を入力し、ＲＯＭ１０４に記憶された制御ロジック（プログラム）を実行することによって制御、診断等を実行する。   The CPU 103 inputs sensor signals A / D converted by the input circuit 101 and the A / D converter 102 and executes control logic (program) stored in the ROM 104 to execute control, diagnosis, and the like.

ＣＰＵ１０３で演算された演算結果及びＡ／Ｄ変換結果は、ＲＡＭ１０５に一時的に記憶されると共に、演算結果による制御指令信号は、出力回路１０６より燃料噴射弁２３、点火コイル４０等のアクチュエータ類に出力され、これらアクチュエータ類の制御に用いられる。   The calculation result and A / D conversion result calculated by the CPU 103 are temporarily stored in the RAM 105, and a control command signal based on the calculation result is sent from the output circuit 106 to actuators such as the fuel injection valve 23 and the ignition coil 40. Is output and used to control these actuators.

ＥＣＵ１００は、図３に示されているように、ＣＰＵ１０３がコンピュータプログラムを実行することによるソフトウェア処理により、スロットル通過空気量推定モデル部２０１、吸気バルブ通過空気量推定モデル部２０２、シリンダ内吸気圧力推定モデル部２０３、シリンダ内残留ガス推定モデル部２０４、シリンダ内空気量推定モデル部２０５、燃料噴射制御モデル部２０６、点火時期制御モデル部２０７、目標シリンダ内空気量算出モデル部２０８、スロットル制御モデル部２０９、吸気バルブ制御モデル部２１０によるエンジンモデルを構成する。   As shown in FIG. 3, the ECU 100 performs the throttle passage air amount estimation model unit 201, the intake valve passage air amount estimation model unit 202, and the cylinder intake air pressure estimation by software processing by the CPU 103 executing a computer program. Model unit 203, cylinder residual gas estimation model unit 204, cylinder air amount estimation model unit 205, fuel injection control model unit 206, ignition timing control model unit 207, target cylinder air amount calculation model unit 208, throttle control model unit 209, an engine model by the intake valve control model unit 210 is configured.

スロットル通過空気量推定モデル部２０１は、スロットルセンサ２１の出力に基づいてスロットル制御装置５１（スロットルバルブ１８）の前後圧力と、スロットル通過空気量を、数学的演算によって推定する。   The throttle passage air amount estimation model unit 201 estimates the front-rear pressure of the throttle control device 51 (throttle valve 18) and the throttle passage air amount by mathematical calculation based on the output of the throttle sensor 21.

吸気バルブ通過空気量推定モデル部２０２は、吸気バルブセンサ４８の出力に基づいて吸気バルブ制御装置５２（吸気バルブ２５）の前後圧力と、吸気バルブ通過空気量を、数学的演算によって推定する。   The intake valve passing air amount estimation model unit 202 estimates the front-rear pressure of the intake valve control device 52 (intake valve 25) and the intake valve passing air amount by mathematical calculation based on the output of the intake valve sensor 48.

シリンダ内吸気圧力推定モデル部２０３は、吸気バルブ通過空気量推定モデル部２０２によって推定された吸気バルブ通過空気量に基づいてシリンダ内吸気圧力を、数学的演算によって推定する。   The cylinder intake pressure estimation model unit 203 estimates the cylinder intake pressure by mathematical calculation based on the intake valve passage air amount estimated by the intake valve passage air amount estimation model unit 202.

シリンダ内残留ガス推定モデル部２０４は、吸気バルブセンサ４８の出力に基づいてシリンダ内残留ガス量を、数学的演算によって推定する。   The cylinder residual gas estimation model unit 204 estimates the cylinder residual gas amount by mathematical calculation based on the output of the intake valve sensor 48.

シリンダ内空気量推定モデル部２０５は、シリンダ内吸気圧力推定モデル部２０３によって推定されたシリンダ内吸気圧力と、シリンダ内残留ガス推定モデル部２０４によって推定されたシリンダ内残留ガス量に基づいてシリンダ内吸入空気量を、数学的演算によって推定する。   The cylinder air amount estimation model unit 205 is configured to determine whether the cylinder interior air pressure is estimated based on the cylinder intake air pressure estimation model unit 203 and the cylinder residual gas amount estimated by the cylinder residual gas estimation model unit 204. The intake air amount is estimated by mathematical calculation.

シリンダ内空気量推定モデル部２０５によって推定されたシリンダ内吸入空気量は、燃料噴射制御モデル部２０６と点火時期制御モデル部２０７に渡され、点火時期と燃料噴射量の算出に用いられる。換言すると、点火時期と燃料噴射量は、少なくともシリンダ内空気量推定モデル部２０５によって推定されたシリンダ流入空気量を用いて算出される。   The in-cylinder intake air amount estimated by the in-cylinder air amount estimation model unit 205 is passed to the fuel injection control model unit 206 and the ignition timing control model unit 207, and is used to calculate the ignition timing and the fuel injection amount. In other words, the ignition timing and the fuel injection amount are calculated using at least the cylinder inflow air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit 205.

燃料噴射制御モデル部２０６は、燃料噴射制御装置５３（燃料噴射弁２３）へ制御指令信号（駆動信号）を出力し、点火時期制御モデル部２０７は、点火時期制御部５４（点火コイル４０）へ制御指令信号（駆動信号）を出力する。   The fuel injection control model unit 206 outputs a control command signal (drive signal) to the fuel injection control device 53 (fuel injection valve 23), and the ignition timing control model unit 207 transfers to the ignition timing control unit 54 (ignition coil 40). A control command signal (drive signal) is output.

本実施形態では、このように、各種推定モデルをエンジンモデルとし、ＥＣＵ１００にエンジン動作をシミュレートする上記エンジンモデルを実装し、このエンジンモデルにより所定時間経過後の各パラメータを予測し、この予測結果が目標値になるように各アクチュエータを制御する。   In this embodiment, in this way, various estimation models are used as engine models, and the engine model for simulating engine operation is mounted on the ECU 100, and each parameter after a predetermined time has been predicted by the engine model. Each actuator is controlled so that becomes a target value.

目標シリンダ内空気量算出モデル部２０８は、目標燃焼トルクに基づいて目標シリンダ内空気量を算出する。   The target cylinder air amount calculation model unit 208 calculates the target cylinder air amount based on the target combustion torque.

スロットル制御モデル部２０９は、シリンダ内空気量推定モデル部２０５によって推定されたシリンダ内空気量と目標シリンダ内空気量算出モデル部２０８によって算出された目標燃焼トルクに基づく目標シリンダ内空気量との偏差を算出し、この偏差が減少（零）するように、スロット制御装置５１に操作量信号を出力する。   The throttle control model unit 209 has a deviation between the cylinder air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit 205 and the target cylinder air amount based on the target combustion torque calculated by the target cylinder air amount calculation model unit 208. And an operation amount signal is output to the slot control device 51 so that the deviation decreases (zero).

吸気バルブ制御モデル部２１０は、シリンダ内空気量推定モデル部２０５によって推定されたシリンダ内空気量と目標シリンダ内空気量算出モデル部２０８によって算出された目標燃焼トルクに基づく目標シリンダ内空気量との偏差を算出し、この偏差が減少（零）するように、吸気バルブ制御装置５２（吸気可変動弁機構２６）に操作量信号を出力する。   The intake valve control model unit 210 calculates the difference between the cylinder air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit 205 and the target cylinder air amount based on the target combustion torque calculated by the target cylinder air amount calculation model unit 208. A deviation is calculated, and an operation amount signal is output to the intake valve control device 52 (intake variable valve mechanism 26) so that the deviation decreases (zero).

上述したエンジンモデルの誤差は、各種センサの結果に基づき修正される。この実施形態では、各種推定モデルは、吸気管圧力センサ４９、空燃比センサ４１、吸気温センサ１７、水温センサ４６の出力に応じて修正される。また、各種推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ２０の圧力と吸気管圧力センサ４９の圧力の偏差が小さくなるように推定モデルを修正する。   The engine model error described above is corrected based on the results of various sensors. In this embodiment, various estimation models are corrected according to the outputs of the intake pipe pressure sensor 49, the air-fuel ratio sensor 41, the intake air temperature sensor 17, and the water temperature sensor 46. Further, the estimation model is modified so that the deviation between the pressure of the intake collector 20 calculated from the results of various estimation models and the pressure of the intake pipe pressure sensor 49 becomes small.

次に、燃焼寄与空気量の演算処理の詳細を、図４に示されている演算処理ブロック図と、図５に示されているフローチャートを参照して説明する。   Next, details of the calculation processing of the combustion contribution air amount will be described with reference to the calculation processing block diagram shown in FIG. 4 and the flowchart shown in FIG.

燃焼寄与空気量の演算処理は、図４に示されているように、シリンダ内空気量推定モデル部２０５による空気量推定の演算処理は、シリンダ内空気流量演算部２０５１（シリンダ内空気量推定モデル部２０５）と、吸気バルブ空気流量演算部２０５２（吸気バルブ通過空気量推定モデル部２０２）と、スロットル空気流量演算部２０５３（スロットル通過空気量推定モデル部２０１）と、インテークコレクタ部推定圧力演算部２０５４と、ＥＧＲ空気流量演算部２０５５と、残留ガス空気流量演算部２０５６（シリンダ内残留ガス推定演算部２０４）と、燃焼寄与空気量演算部２０５７と、排気管空気流量演算部２０５８と、パージ空気流量演算部２０５９と、シリンダ内吸気圧力演算部２０６０（シリンダ内吸気圧力推定モデル部２０３）と、排気管圧力演算部２０６１により行われる。   As shown in FIG. 4, the calculation process of the combustion contribution air amount is performed by the cylinder air flow rate calculation unit 2051 (cylinder air amount estimation model). Unit 205), intake valve air flow rate calculation unit 2052 (intake valve passage air amount estimation model unit 202), throttle air flow rate calculation unit 2053 (throttle passage air amount estimation model unit 201), intake collector unit estimated pressure calculation unit 2054, EGR air flow rate calculation unit 2055, residual gas air flow rate calculation unit 2056 (in-cylinder residual gas estimation calculation unit 204), combustion contribution air amount calculation unit 2057, exhaust pipe air flow rate calculation unit 2058, purge air Flow rate calculation unit 2059 and in-cylinder intake pressure calculation unit 2060 (in-cylinder intake pressure estimation model unit 203) , It is performed by an exhaust pipe pressure calculation unit 2061.

上述したシリンダ内空気量推定モデル部２０５の各演算部が行う具体的な演算内容については、以下に説明する演算処理フロー（図５）の説明で明らかにする。   The specific calculation contents performed by each calculation unit of the cylinder air amount estimation model unit 205 described above will be clarified in the description of the calculation processing flow (FIG. 5) described below.

まず、各種変数の初期化を実施する（ステップＳ５０１）。空気量関連の変数は、初期値を０とし、圧力関係の変数は初期値を大気圧とする。温度関係の変数は、初期値を所定の値に設定する。   First, various variables are initialized (step S501). The initial value of the air quantity related variable is 0, and the initial value of the pressure related variable is atmospheric pressure. The initial value of the temperature related variable is set to a predetermined value.

変数の初期化処理後、エンジンの空気量算出に必要な基本情報であるエンジン回転数ＮＤＡＴＡを取り込む（ステップＳ５０２）。   After the variable initialization process, the engine speed NDATA, which is basic information necessary for calculating the air amount of the engine, is fetched (step S502).

つぎに、シリンダ内空気流量演算部２０５１によってエンジンが吸入する空気量であるシリンダ内空気流量ＱＥＸＴＶを算出する（ステップＳ５０３）。シリンダ内空気流量ＱＥＸＴＶを算出する計算式は、内燃機関の文献をもとに簡略化した下式に従って求める。
ＱＥＸＴＶ＝ＥＴＡＶ・ＶＬ・ＮＤＡＴＡ
但し、ＥＴＡＶ：吸入効率、ＶＬ：エンジン排気量、ＮＤＡＴＡ：エンジン回転数 Next, the in-cylinder air flow rate calculation unit 2051 calculates the in-cylinder air flow rate QEXTV that is the amount of air taken in by the engine (step S503). The calculation formula for calculating the in-cylinder air flow rate QEXTV is obtained according to the following simplified formula based on the literature of the internal combustion engine.
QEXTV = ETAV / VL / NDATA
However, ETAV: suction efficiency, VL: engine displacement, NDATA: engine speed

エンジン回転数ＮＤＡＴＡは、クランク角センサ４５の出力信号より求められる。
吸入効率ＥＴＡＶは、下式で求める。
ＥＴＡＶ＝ＰＣＹＬ／（８４８００＋１７３・ＴＣＹＬ）・Ｋ１−ＰＥＸＴＵＢ／（８４８００＋１７３・ＴＣＹＬ）・０．８７・Ｋ２
但し、ＰＣＹＬ：シリンダ内吸気圧力、ＴＣＹＬ：シリンダ内空気推定温度、ＰＥＸＴＵＢ：エンジン排気管圧力、Ｋ１＝ε／（ε−１）、Ｋ２＝１／（ε−１）、 ε：エンジンの圧縮比 The engine speed NDATA is obtained from the output signal of the crank angle sensor 45.
The inhalation efficiency ETAV is obtained by the following formula.
ETAV = PCYL / (84800 + 173 · TCYL) · K1-PEXTUB / (84800 + 173 · TCYL) · 0.87 · K2
Where, PCYL: cylinder intake pressure, TCYL: cylinder air estimated temperature, PEXTUB: engine exhaust pipe pressure, K1 = ε / (ε-1), K2 = 1 / (ε-1), ε: engine compression ratio

エンジン始動時は、シリンダ内吸気圧力ＰＣＹＬは大気圧相当、シリンダ内空気推定温度ＴＣＹＬは外気温度相当で、スタータでエンジンが回転し、エンジン回転数ＮＤＡＴＡが決まり、シリンダ内空気流量演算部２０５１の処理によってエンジンの吸入空気量ＱＥＸＴＶが決まる。   When the engine is started, the cylinder intake pressure PCYL is equivalent to atmospheric pressure, the cylinder air estimated temperature TCYL is equivalent to the outside air temperature, the engine is rotated by the starter, the engine speed NDATA is determined, and the process of the cylinder air flow rate calculation unit 2051 is performed. Thus, the intake air amount QEXTV of the engine is determined.

次に、吸気バルブセンサ４８より吸気バルブ開口面積ＡＩＮＴＶを取り込み（ステップＳ５０４）、下式より吸気バルブを通過する吸気バルブ空気流量ＱＩＮＴＶを求める（ステップＳ０５）。
ＱＩＮＴＶ＝ＡＩＮＴＶ・ＣＩＮＴＶ・ＫＡＩＲＤ・ＣＰＭＩＮＴＶ・ＳＯＮＩＣ
但し、
ＡＩＮＴＶ：吸気バルブ開口面積
ＣＩＮＴＶ：吸気バルブ部流量係数
ＫＡＩＲＤ：空気密度
ＣＰＭＩＮＴＶ：吸気バルブ部圧力比
ＳＯＮＩＣ：空気の音速 Next, the intake valve opening area AINTV is taken from the intake valve sensor 48 (step S504), and the intake valve air flow rate QINTV passing through the intake valve is obtained from the following equation (step S05).
QINTV = AINTV / CINTV / KAIRD / CPMINTV / SONIC
However,
AINTV: Intake valve opening area CINTV: Intake valve flow coefficient KAIRD: Air density CPMINTV: Intake valve pressure ratio SONIC: Sound velocity of air

ここで、空気密度ＫＡＩＲＤは、下式に従って求める。
ＫＡＩＲＤ＝１．２９３・２７３／（２７３＋ＴＩＮＴＶ）・ＰＡＴＭ
ＴＩＮＴＶ：吸気バルブ部空気推定温度
ＰＡＴＭ：大気圧
吸気バルブ部圧力比ＣＰＭＩＮＴＶは下式に従って求める。 Here, the air density KAIRD is obtained according to the following equation.
KAIRD = 1.293 ・ 273 / (273 + TINTV) ・ PATM
TINTV: Intake valve portion estimated air temperature PATM: Atmospheric pressure The intake valve portion pressure ratio CPMINTV is obtained according to the following equation.

Figure 2007077935
但し、Ｃｐ１：圧力比、ｋ：気体の比熱比
Figure 2007077935
 However, Cp1: Pressure ratio, k: Specific heat ratio of gas

圧力比Ｃｐ１は、下式に従って求める。
Ｃｐ１＝ＰＣＹＬ／ＰＭ
但し、ＰＣＹＬ：シリンダ内吸気圧力、ＰＭ：インテークコレクタ部推定圧力（初期値は大気圧） The pressure ratio Cp1 is obtained according to the following formula.
Cp1 = PCYL / PM
However, PCYL: In-cylinder intake pressure, PM: Intake collector estimated pressure (initial value is atmospheric pressure)

ここで、シリンダ内吸気圧力ＰＣＹＬについては、流出量と流入量の差分が圧力変化分となることから、シリンダ内吸気圧力演算部２０６０によって下式に従って求めることができる。
ＰＣＹＬ＝ＫＰＣＹＬ・（ＱＩＮＴＶ−ＱＥＸＴＶ）＋ＰＣＹＬ[Z]
但し、
ＫＰＣＹＬ：圧力勾配係数
ＱＩＮＴＶ：吸気バルブ空気流量（初期値は０）
ＱＥＸＴＶ：エンジン吸入空気量
ＰＣＹＬ[Z]：ＰＣＹＬの前回計算値（初期値は大気圧） Here, the in-cylinder intake pressure PCYL can be obtained by the in-cylinder intake pressure calculation unit 2060 according to the following expression because the difference between the outflow amount and the inflow amount becomes the pressure change.
PCYL = KPCYL ・ (QINTV-QEXTV) + PCYL [Z]
However,
KPCYL: Pressure gradient coefficient QINTV: Intake valve air flow rate (initial value is 0)
QEXTV: Engine intake air amount PCYL [Z]: Previously calculated value of PCYL (initial value is atmospheric pressure)

次に、スロット空気流量演算部２０５３によってスロットル空気流量ＱＴＶＯを算出する（ステップＳ５０６）。本実施形態では、空気量センサ１６が、スロットルバルブ１８より上流側に配置されているから、図８に示す処理フローによって直接スロットル空気流量ＱＴＶＯを算出する。   Next, the throttle air flow rate QTVO is calculated by the slot air flow rate calculation unit 2053 (step S506). In the present embodiment, since the air amount sensor 16 is arranged on the upstream side of the throttle valve 18, the throttle air flow rate QTVO is directly calculated by the processing flow shown in FIG.

ここで、スロットル空気流量ＱＴＶＯの算出処理について、図８に示されているフローチャートを参照して説明する。   Here, the calculation process of the throttle air flow rate QTVO will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図８に示すスロットル空気量算出フローにおいて、まず、エアフローセンサ（空気量センサ１６）の電圧値を検出し（ステップＳ８０１）、電圧から流量への変換を行い（ステップＳ８０２）、スロットル空気流量ＱＴＶＯへ代入する。   In the throttle air amount calculation flow shown in FIG. 8, first, the voltage value of the air flow sensor (air amount sensor 16) is detected (step S801), the voltage is converted into a flow rate (step S802), and the throttle air flow rate QTVO is obtained. substitute.

図５のフローチャートに戻り、次に、インテークコレクタ２０の圧力（インテークコレクタ部推定圧力）ＰＭを下式に従って算出する（ステップＳ５０７）。
ＰＭ＝ＫＰＭ・（ＱＴＶＯ+ＱＰＲＧ+ＱＥＧＲ+ＱＲＥＭ−ＱＩＮＴＶ）＋ＰＭ[Z]
但し、
ＫＰＭ：インテークコレクタ内圧力勾配係数
ＱＴＶＯ：スロットル空気流量（初期値は０）
ＱＰＲＧ：パージ空気流量
ＱＥＧＲ：ＥＧＲ空気流量
ＱＲＥＭ：残留ガス空気流量
ＱＩＮＴＶ：吸気バルブ空気流量
ＰＭ[Z]：ＰＭの前回計算値（初期値は大気圧） Returning to the flowchart of FIG. 5, next, the pressure (intake collector portion estimated pressure) PM of the intake collector 20 is calculated according to the following equation (step S507).
PM = KPM ・ (QTVO + QPRG + QEGR + QREM-QINTV) + PM [Z]
However,
KPM: Intake collector pressure gradient coefficient QTVO: Throttle air flow rate (initial value is 0)
QPRG: Purge air flow rate QEGR: EGR air flow rate QREM: Residual gas air flow rate QINTV: Intake valve air flow rate PM [Z]: Previously calculated value of PM (initial value is atmospheric pressure)

次に、ＥＧＲバルブ３３の開口面積ＡＥＧＲを取り込み（ステップＳ５０８）、ＥＧＲ空気流量演算部２０５５によってＥＧＲバルブ部を流れるＥＧＲ空気流量ＱＥＧＲを下式に従って求める（ステップＳ５０９）。
ＱＥＧＲ＝ＡＥＧＲ・ＣＥＧＲ・ＫＡＩＲＤ・ＣＰＭＥＧＲ・ＳＯＮＩＣ
但し、
ＡＥＧＲ：ＥＧＲ開口面積
ＣＥＧＲ：ＥＧＲバルブ部流量係数
ＫＡＩＲＤ：空気密度
ＣＰＭＥＧＲ：ＥＧＲバルブ部圧力比
ＳＯＮＩＣ：空気の音速 Next, the opening area AEGR of the EGR valve 33 is taken in (step S508), and the EGR air flow rate calculation unit 2055 obtains the EGR air flow rate QEGR flowing through the EGR valve unit according to the following equation (step S509).
QEGR = AEGR, CEGR, KAIRD, CPMEGR, SONIC
However,
AEGR: EGR opening area CEGR: EGR valve part flow coefficient KAIRD: Air density CPMEGR: EGR valve part pressure ratio SONIC: Sound velocity of air

ここで、ＥＧＲバルブ部圧力比ＣＰＭＥＧＲは下式に従って求める。   Here, the EGR valve part pressure ratio CPMEGR is obtained according to the following equation.

Figure 2007077935
但し、
Ｃｐ２：ＥＧＲ部圧力比
ｋ：気体の比熱比
Figure 2007077935
 However,
Cp2: EGR part pressure ratio k: Specific heat ratio of gas

ＥＧＲ部圧力比Ｃｐ２は、下式に従って求める。
Ｃｐ２＝ＰＭ／ＰＥＸＴＵＢ
ＰＭ：インテークコレクタ部推定圧力
ＰＥＸＴＵＢ：排気管圧力 The EGR part pressure ratio Cp2 is obtained according to the following equation.
Cp2 = PM / PEXTUB
PM: Intake collector estimated pressure PEXTUB: Exhaust pipe pressure

次に、バルブオーバーラップ（バルブＯＬ）開口面積ＡＶＯＬを読み取り（ステップＳ５１０）、残留ガス空気流量演算部２０５６によってシリンダ内の残留ガス空気流量ＱＲＥＭを求める（ステップＳ５１１）。シリンダ内の残留ガス空気流量ＱＲＥＭは、エンジン回転数ＮＤＡＴＡと、シリンダ内圧力ＰＣＹＬと、吸気バルブセンサ４８の出力信号より求められたバルブオーバラップ開口面積ＡＶＯＬと、クランク角センサ４５によるクランク位置をもとに算出する。   Next, the valve overlap (valve OL) opening area AVOL is read (step S510), and the residual gas air flow rate QREM in the cylinder is obtained by the residual gas air flow rate calculation unit 2056 (step S511). The residual gas air flow rate QREM in the cylinder includes the engine speed NDATA, the cylinder pressure PCYL, the valve overlap opening area AVOL obtained from the output signal of the intake valve sensor 48, and the crank position by the crank angle sensor 45. And calculate.

次に、パージバルブ３８の開口面積ＡＰＲＧを取り込み（ステップＳ５１２）、パージ空気流量演算部２０５９によってパージバルブ部を流れるパージ空気流量ＱＰＲＧを下式に従って算出する（ステップＳ５１３）。
ＱＰＲＧ＝ＡＰＲＧ・ＣＰＲＧ・ＫＡＩＲＤ・ＣＰＭＰＲＧ・ＳＯＮＩＣ
但し、
ＡＰＲＧ：パージバルブ開口面積
ＣＰＲＧ：パージバルブ部流量係数
ＫＡＩＲＤ：空気密度
ＣＰＭＰＲＧ：パージバルブ部圧力比
ＳＯＮＩＣ：空気の音速 Next, the opening area APRG of the purge valve 38 is taken in (step S512), and the purge air flow rate calculation unit 2059 calculates the purge air flow rate QPRG flowing through the purge valve unit according to the following equation (step S513).
QPRG = APRG, CPRG, KAIRD, CPMPRG, SONIC
However,
APRG: Purge valve opening area CPRG: Purge valve section flow coefficient KAIRD: Air density CPMPRG: Purge valve section pressure ratio SONIC: Speed of sound of air

ここで、パージバルブ部圧力比ＣＰＭＰＲＧは下式に従って求める。   Here, the purge valve portion pressure ratio CPMPRG is obtained according to the following equation.

Figure 2007077935
但し、
ＫＣｐ３：パージバルブ部圧力比
ｋ：気体の比熱比
Figure 2007077935
 However,
KCp3: Purge valve section pressure ratio k: Gas specific heat ratio

パージバルブ部圧力比Ｃｐ３は下式に従って求める。
Ｃｐ３＝ＰＭ／ＰＡＴＭ
ＰＭ：インテークコレクタ部推定圧力
ＰＡＴＭ：大気圧 The purge valve portion pressure ratio Cp3 is obtained according to the following equation.
Cp3 = PM / PATM
PM: Intake collector estimated pressure PATM: Atmospheric pressure

次に、以上求めたシリンダ内空気流量ＱＥＸＴＶ、ＥＧＲ空気流量ＱＥＧＲ、残留ガス空気流量ＱＲＥＭ、パージ空気流量ＱＰＲＧをもとに、燃焼寄与空気量演算部２０５７によって燃焼寄与空気量ＱＣＹＬを下式に従って求める（ステップＳ５１４）。
ＱＣＹＬ＝ＱＥＸＴＶ−ＱＥＧＲ−ＱＲＥＭ−ＱＰＲＧ Next, based on the cylinder air flow rate QEXTV, EGR air flow rate QEGR, residual gas air flow rate QREM, and purge air flow rate QPRG determined above, the combustion contribution air amount calculation unit 2057 calculates the combustion contribution air amount QCYL according to the following equation. (Step S514).
QCYL = QEXTV-QEGR-QREM-QPRG

次に、排気管圧力ＰＥＸＴＵＢを排気管圧力演算部２０６１によって下式に従って求める（ステップＳ５１５）。
ＰＥＸＴＵＢ＝ＫＰＥＸＴＵＢ・（ＱＥＸＴＶ−ＱＥＸＴＵＢ[Z]−ＱＥＧＲ−ＱＲＥＭ）＋ＰＥＸＴＵＢ[Z]
但し、
ＫＰＥＸＴＵＢ：排気管圧力勾配係数
ＱＥＸＴＶ：シリンダ内空気流量
ＱＥＸＴＵＢ[Z]：排気管空気流量の前回計算値
ＱＥＧＲ：ＥＧＲ空気流量
ＱＲＥＭ：残留ガス空気流量
ＰＥＸＴＵＢ［Ｚ］：ＰＥＸＴＵＢの前回計算値 Next, the exhaust pipe pressure PEXTUB is obtained by the exhaust pipe pressure calculation unit 2061 according to the following formula (step S515).
PEXTUB = KPEXTUB (QEXTV-QEXTUB [Z] -QEGR-QREM) + PEXTUB [Z]
However,
KPEXTUB: Exhaust pipe pressure gradient coefficient QEXTV: In-cylinder air flow rate QEXTUB [Z]: Last calculated value of exhaust pipe air flow rate QEGR: EGR air flow rate QREM: Residual gas air flow rate PEXTUB [Z]: Previously calculated value of PEXTUB

次に、排気管空気流量演算部２０５８によって排気管空気流量ＱＥＸＴＵＢを下式に従って求める（ステップＳ５１６）。
ＱＥＸＴＵＢ＝ＡＥＸＴＵＢ・ＣＥＸＴＵＢ・ＫＡＩＲＤ・ＣＰＭＥＸＴＵＢ・ＳＯＮＩＣ
但し、
ＡＥＸＴＵＢ：排気管開口面積
ＣＥＸＴＵＢ：排気管部流量係数
ＫＡＩＲＤ：空気密度
ＣＰＭＥＸＴＵＢ：排気管部圧力比
ＳＯＮＩＣ：空気の音速 Next, the exhaust pipe air flow rate calculation unit 2058 obtains the exhaust pipe air flow rate QEXTUB according to the following equation (step S516).
QEXTUB = AEXTUB, CEXTUB, KAIRD, CPMEXTUB, SONIC
However,
AEXTUB: Exhaust pipe opening area CEXTUB: Exhaust pipe flow coefficient KAIRD: Air density CPMEXTUB: Exhaust pipe pressure ratio SONIC: Sound velocity of air

ここで、排気管部圧力比ＣＰＭＥＸＴＵＢは下式に従って求める。   Here, the exhaust pipe pressure ratio CPMEXTUB is obtained according to the following equation.

Figure 2007077935
但し、
Ｃｐ４：排気管部圧力比
Figure 2007077935
 However,
Cp4: Exhaust pipe pressure ratio

排気管部Ｃｐ４は下式に従って求める。
Ｃｐ４＝ＰＡＴＭ／ＰＥＸＴＵＢ
ＰＡＴＭ：大気圧
ＰＥＸＴＵＢ：排気管圧力 The exhaust pipe portion Cp4 is obtained according to the following formula.
Cp4 = PATM / PEXTUB
PATM: Atmospheric pressure PEXTUB: Exhaust pipe pressure

以上の処理フローにより、一連のエンジン各部の空気流量と圧力が算出され、最終的に本フローを必要回数繰り返し実行することで、将来の燃焼寄与空気量（シリンダ内空気量推定量）を予測する。本実施形態では、１回の計算で４０ｍｓ先の各部の空気量と圧力が求まるように、圧力勾配係数等があらかじめＲＯＭ１０４に設定してある。   With the above processing flow, the air flow rate and pressure of each part of the series of engine are calculated, and the future combustion contribution air amount (cylinder air amount estimation amount) is predicted by finally repeating this flow as many times as necessary. . In this embodiment, the pressure gradient coefficient and the like are set in advance in the ROM 104 so that the air amount and pressure of each part 40 ms ahead can be obtained by one calculation.

図５に示されているフローチャートのステップＳ５１４にて算出した燃焼寄与空気量ＱＣＹＬをもとに、スロットルバルブ１８、吸気バルブ２５の開度（開口面積）を制御する制御処理について、図６に示されているフローチャートを参照して説明する。   FIG. 6 shows a control process for controlling the opening degree (opening area) of the throttle valve 18 and the intake valve 25 based on the combustion contribution air amount QCYL calculated in step S514 of the flowchart shown in FIG. This will be described with reference to the flowchart.

始めに、アクセル開度、トラクションコントロール、クルーズコントロール、変速機等のＥＣＵ１００外部のデバイスからの外部要求トルクにより目標燃焼トルクＴＧＴＴＲＱを決める（ステップＳ６０１）。   First, a target combustion torque TGTRQ is determined based on an externally requested torque from a device outside the ECU 100 such as an accelerator opening, traction control, cruise control, and transmission (step S601).

次に、目標燃焼トルクＴＧＴＴＲＱに基づき、目標シリンダ内空気量ＴＧＱＡＲを算出し（ステップＳ６０２）、燃焼寄与空気量ＱＣＹＬを取り込み（ステップＳ６０３）、目標燃焼トルクＴＧＴＴＲＱと燃焼寄与空気量ＱＣＹＬとを比較する（ステップＳ６０４）。   Next, based on the target combustion torque TGTRQ, the target cylinder air amount TGQAR is calculated (step S602), the combustion contribution air amount QCYL is taken in (step S603), and the target combustion torque TGTTRQ and the combustion contribution air amount QCYL are compared. (Step S604).

目標燃焼トルクＴＧＴＴＲＱが燃焼寄与空気量ＱＣＹＬより大きければ、エンジン出力トルクを増加させるよう、スロットルバルブ１８と吸気バルブ２５を動作させる（ステップＳ６０５）。これは、空気量増加制御であり、スロットルバルブ１８、吸気バルブ２５の開口面積を大きくする。   If the target combustion torque TGTTRQ is larger than the combustion contribution air amount QCYL, the throttle valve 18 and the intake valve 25 are operated so as to increase the engine output torque (step S605). This is air amount increase control, and increases the opening area of the throttle valve 18 and the intake valve 25.

これに対し、目標燃焼トルクＴＧＴＴＲＱが燃焼寄与空気量ＱＣＹＬより小さければ、
大きければ、エンジン出力トルクが減少するよう、スロットルバルブ１８と吸気バルブ２５を動作させる。これは、空気量減少制御であり、スロットルバルブ１８、吸気バルブ２５の開口面積を小さくする。 On the other hand, if the target combustion torque TGTRQ is smaller than the combustion contribution air amount QCYL,
If larger, the throttle valve 18 and the intake valve 25 are operated so that the engine output torque decreases. This is air amount reduction control, and the opening areas of the throttle valve 18 and the intake valve 25 are reduced.

燃料噴射と点火時期算出の処理フロ−を、図７に示されているフローチャートを参照して説明する。   A processing flow of fuel injection and ignition timing calculation will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

始めに、燃焼寄与空気量ＱＣＹＬを取り込む（ステップＳ７０１）。ここでは、燃料噴射量算出用に８０ｍｓ先の予測燃焼寄与空気量ＱＣＹＬ８０と現在の燃焼寄与空気量ＱＣＹＬと取り込む。   First, the combustion contributing air amount QCYL is taken in (step S701). Here, the predicted combustion contribution air amount QCYL80 and the current combustion contribution air amount QCYL 80 ms ahead are taken in for calculation of the fuel injection amount.

次に、予め設定した目標空燃比ＴＧＡＢＦを取り込み（ステップＳ７０２）、目標空燃比ＴＧＡＢＦと予測燃焼寄与空気量ＱＣＹＬとから、必要燃料噴射量ＴＩＳＥＴを算出する（ステップＳ７０３）。必要燃料噴射量ＴＩＳＥＴの信号は、図３に示されている燃料噴射制御モデル部２０６から燃料噴射弁制御装置５３へ送信される。これにより、燃料噴射弁２３より所定のタイミングで、必要燃料噴射量ＴＩＳＥＴによる燃料噴射が行われる。   Next, a preset target air-fuel ratio TGABF is taken in (step S702), and a required fuel injection amount TISET is calculated from the target air-fuel ratio TGABF and the predicted combustion contributing air amount QCYL (step S703). A signal of the required fuel injection amount TISET is transmitted from the fuel injection control model unit 206 shown in FIG. 3 to the fuel injection valve control device 53. As a result, fuel is injected from the fuel injection valve 23 with the required fuel injection amount TISET at a predetermined timing.

次に、燃焼寄与空気量ＱＣＹＬとエンジン回転数ＮＤＡＴＡより点火時期ＦＡＤＶを算出する（ステップＳ７０４）。点火時期ＦＡＤＶの信号は、図３に示されている点火時期制御モデル部２０７から点火時期制御装置５４へ送信される。これにより、点火コイル４０により所定のタイミングで点火プラグ３９に放電電圧が印加され、点火プラグ３９が点火時期ＦＡＤＶをもって点火動作する。   Next, the ignition timing FADV is calculated from the combustion contributing air amount QCYL and the engine speed NDATA (step S704). The ignition timing FADV signal is transmitted from the ignition timing control model unit 207 shown in FIG. Thus, a discharge voltage is applied to the spark plug 39 by the ignition coil 40 at a predetermined timing, and the spark plug 39 is ignited at the ignition timing FADV.

上述した各種推定モデル部による推定モデルは、吸気管圧力センサ４９あるいは空燃比センサ４１の計測値に応じて修正することができる。この推定モデルの修正は、各種推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９により検出された吸気管圧力との偏差が小さくなるように推定モデルを修正する。   The estimation models by the various estimation model units described above can be corrected according to the measured values of the intake pipe pressure sensor 49 or the air-fuel ratio sensor 41. In the correction of the estimation model, the estimation model is corrected so that the deviation between the intake collector pressure PM calculated from the results of various estimation models and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor 49 becomes small.

本実施形態では、吸気管圧力センサ４９を備えた内燃機関１０において、吸気管圧力センサ４９による吸気管圧力の検出結果に応じて、各種推定モデルを修正する処理を、図１０〜図１３に示されているフローチャートを参照して以下に説明する。   In the present embodiment, in the internal combustion engine 10 including the intake pipe pressure sensor 49, processes for correcting various estimation models according to the detection result of the intake pipe pressure by the intake pipe pressure sensor 49 are shown in FIGS. This will be described below with reference to the flowchart.

図１０は、吸気管圧力センサ４９の検出結果に応じて、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを修正する処理フローの一例を示している。   FIG. 10 shows an example of a processing flow for correcting the estimated intake collector estimated pressure PM in accordance with the detection result of the intake pipe pressure sensor 49.

まず、吸気管圧力センサ４９の電圧値を取り込み、電圧値から圧力への変換を行なったものを吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとする（ステップＳ１００１）。   First, the voltage value of the intake pipe pressure sensor 49 is taken and converted from the voltage value to the pressure is set as the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 (step S1001).

次に、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを取り込み（ステップＳ１００２）、吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差を取り、この偏差が所定範囲内に収まっているか否かを判別する（ステップＳ１００３）。   Next, the estimated intake collector portion estimated pressure PM is taken in (step S1002), and the deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the intake collector portion estimated pressure PM is taken, and whether or not this deviation is within a predetermined range. Is determined (step S1003).

偏差が所定範囲内に収まってない場合には、外乱要因を停止する（ステップＳ１００４）。ここでの外乱要因停止は、ＥＧＲ、パージを停止し、バルブオーバーラップを所定値とすることである。   If the deviation does not fall within the predetermined range, the disturbance factor is stopped (step S1004). The disturbance factor stop here is to stop EGR and purge and to set the valve overlap to a predetermined value.

次に、上記外乱がない状態で、前記偏差を基に吸気バルブ開口面積ＡＩＮＴＶを修正する（ステップＳ１００５）。これに応じて吸気バルブ流量ＱＩＮＴＶが修正される（ステップＳ１００６）。そして、修正された吸気バルブ流量ＱＩＮＴＶに応じてインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを更新する（ステップＳ１００７）。   Next, in the absence of the disturbance, the intake valve opening area AINTV is corrected based on the deviation (step S1005). Accordingly, the intake valve flow rate QINTV is corrected (step S1006). Then, the intake collector estimated pressure PM is updated according to the corrected intake valve flow rate QINTV (step S1007).

そして、ステップＳ１００２に戻り、ステップＳ１００７で更新したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを再度取り込み、ステップＳ１００３で吸気管圧力センサの出力ＰＳとの偏差をチェックし、偏差が所定範囲内に収まるまで、ステップＳ１００２〜ステップＳ１００７までのフローを繰り返す。   Then, the process returns to step S1002, and the intake collector estimated pressure PM updated in step S1007 is taken in again. In step S1003, the deviation from the output PS of the intake pipe pressure sensor is checked, and step S1002 is continued until the deviation falls within a predetermined range. The flow up to step S1007 is repeated.

つまり、ＥＧＲ等の外乱がない状態において、吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差が所定範囲内に収まるよう、吸気バルブ開口面積ＡＩＮＴＶを修正する。   That is, the intake valve opening area AINTV is corrected so that the deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the estimated intake collector pressure PM is within a predetermined range in the absence of disturbance such as EGR.

これにより、図１４に示されているように、各種推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９によって検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、吸気バルブ開口面積ＡＩＮＴＶが修正される。   Accordingly, as shown in FIG. 14, the intake air intake air pressure is calculated so that the deviation between the intake collector estimated pressure PM calculated from the results of various estimation models and the intake air pressure detected by the intake air pressure sensor 49 becomes small. The valve opening area AINTV is modified.

図１１は、吸気管圧力センサ４９の検出結果に応じて、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを修正するもう一つの処理フローの一例を示している。この処理フローは、図１０に示されている処理フローによって吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差が所定範囲内に収まった後、ＥＧＲ制御を実施した場合に実行する。   FIG. 11 shows an example of another processing flow for correcting the estimated intake collector estimated pressure PM in accordance with the detection result of the intake pipe pressure sensor 49. This processing flow is executed when the EGR control is performed after the deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the estimated intake collector pressure PM falls within a predetermined range by the processing flow shown in FIG. To do.

まず、吸気管圧力センサ４９の電圧値を取り込み、電圧値から圧力への変換を行なったものを吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとする（ステップＳ１１０１）。   First, the voltage value of the intake pipe pressure sensor 49 is taken and converted from the voltage value to the pressure is set as the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 (step S1101).

次に、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを取り込み（ステップＳ１１０２）、吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差を取り、この偏差が所定範囲内に収まっているか否かを判別する（ステップＳ１１０３）。   Next, the estimated intake collector portion estimated pressure PM is taken in (step S1102), and a deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the intake collector portion estimated pressure PM is taken, and whether or not this deviation is within a predetermined range. Is discriminated (step S1103).

偏差が所定範囲内に収まってない場合には、外乱要因を停止する（ステップＳ１１０４）。ここでの外乱要因停止は、パージを停止し、バルブオーバーラップを所定値とすることである。   If the deviation does not fall within the predetermined range, the disturbance factor is stopped (step S1104). The disturbance factor stop here is to stop the purge and to set the valve overlap to a predetermined value.

次に、ＥＧＲバルブ部空気流量ＱＥＧＲを取り込み（ステップＳ１１０５）、ＥＧＲ制御中であれば（ステップＳ１１０６肯定）、ＥＧＲ開口面積ＡＥＧＲを修正する（ステップＳ１１０７）。これに応じてＥＧＲバルブ部空気流量ＱＥＧＲが修正される（ステップＳ１１０８）。そして修正されたＥＧＲバルブ部空気流量ＱＥＧＲに応じてインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを更新する（ステップＳ１１０９）。   Next, the EGR valve part air flow rate QEGR is taken in (step S1105), and if the EGR control is being performed (Yes in step S1106), the EGR opening area AEGR is corrected (step S1107). Accordingly, the EGR valve unit air flow rate QEGR is corrected (step S1108). Then, the intake collector portion estimated pressure PM is updated according to the corrected EGR valve portion air flow rate QEGR (step S1109).

そして、ステップＳ１１０２に戻り、ステップＳ１１０９で更新したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを再度取り込み、ステップＳ１１０３で吸気管圧力センサの出力ＰＳとの偏差をチェックし、偏差が所定範囲内に収まるまで、ステップＳ１１０２〜ステップＳ１１０９までのフローを繰り返す。   Then, returning to step S1102, the intake collector estimated pressure PM updated in step S1109 is taken in again, and in step S1103, the deviation from the output PS of the intake pipe pressure sensor is checked, and step S1102 is continued until the deviation falls within a predetermined range. The flow up to step S1109 is repeated.

つまり、吸気バルブ開口面積ＡＩＮＴＶの修正によってインテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサの出力ＰＳとの偏差が所定範囲内に収まった後に、ＥＧＲ制御だけを実行し、インテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとの偏差が所定範囲内に収まっていない場合には、偏差が所定範囲内に収まるよう、ＥＧＲバルブ開口面積ＡＥＧＲを修正する。   That is, after the deviation between the intake collector estimated pressure PM and the output PS of the intake pipe pressure sensor is within a predetermined range by correcting the intake valve opening area AINTV, only EGR control is performed, and the intake collector estimated pressure PM When the deviation from the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 is not within the predetermined range, the EGR valve opening area AEGR is corrected so that the deviation is within the predetermined range.

これにより、図１５に示されているように、各種推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９によって検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、ＥＧＲバルブ開口面積ＡＥＧＲが修正される。   As a result, as shown in FIG. 15, the EGR is such that the deviation between the intake collector estimated pressure PM calculated from the results of various estimation models and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor 49 becomes small. The valve opening area AEGR is corrected.

図１２は、吸気管圧力センサ４９の検出結果に応じて、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを修正するもう一つの処理フローの一例を示している。この処理フローは、図１１に示されている処理フローによって吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差が所定範囲内に収まった後、バルブオーバーラップ量を変化させることにより、残留ガス流量ＱＲＥＭが変化する場合に実行する。   FIG. 12 shows an example of another processing flow for correcting the estimated intake collector estimated pressure PM in accordance with the detection result of the intake pipe pressure sensor 49. In this processing flow, the valve overlap amount is changed after the deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the intake collector estimated pressure PM falls within a predetermined range by the processing flow shown in FIG. This is executed when the residual gas flow rate QREM changes.

まず、吸気管圧力センサ４９の電圧値を取り込み、電圧値から圧力への変換を行なったものを吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとする（ステップＳ１２０１）。   First, the voltage value of the intake pipe pressure sensor 49 is taken and converted from the voltage value to the pressure is set as the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 (step S1201).

次に、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを取り込み（ステップＳ１２０２）、吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差を取り、この偏差が所定範囲内に収まっているか否かを判別する（ステップＳ１２０３）。   Next, the estimated intake collector estimated pressure PM is taken in (step S1202), the deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the intake collector estimated pressure PM is taken, and whether or not this deviation is within a predetermined range. Is determined (step S1203).

偏差が所定範囲内に収まってない場合には、外乱要因を停止する（ステップＳ１２０４）。ここでの外乱要因停止は、ＥＧＲ、パージを停止することである。   If the deviation does not fall within the predetermined range, the disturbance factor is stopped (step S1204). The disturbance factor stop here is to stop EGR and purge.

次に、前記偏差に応じてバルブオーバーラップ開口面積ＡＶＯＬを修正する（ステップＳ１２０５）。これに応じて残留ガス流量ＱＲＥＭが修正される（ステップＳ１２０６）。そして修正された残留ガス流量ＱＲＥＭに応じてインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを更新する（ステップＳ１２０７）。   Next, the valve overlap opening area AVOL is corrected according to the deviation (step S1205). Accordingly, the residual gas flow rate QREM is corrected (step S1206). Then, the intake collector estimated pressure PM is updated according to the corrected residual gas flow rate QREM (step S1207).

そして、ステップＳ１２０２に戻り、ステップＳ１２０７で更新したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを再度取り込み、ステップＳ１２０３で吸気管圧力センサの出力ＰＳとの偏差をチェックし、偏差が所定範囲内に収まるまで、ステップＳ１２０２〜ステップＳ１２０７までのフローを繰り返す。   Then, the process returns to step S1202, and the intake collector estimated pressure PM updated in step S1207 is taken in again. In step S1203, the deviation from the output PS of the intake pipe pressure sensor is checked, and step S1202 is continued until the deviation falls within a predetermined range. The flow up to step S1207 is repeated.

つまり、吸気バルブ開口面積ＡＩＮＴＶの修正ならびにＥＧＲバルブ開口面積ＡＥＧＲの修正によってインテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとの偏差が所定範囲内に収まった後に、バルブオーバーラップを変化させ、残留ガス流量ＱＲＥＭが変化する場合において、インテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ出力ＰＳとの偏差が所定範囲内に収まっていない場合は、偏差が所定範囲内に収まるよう、バルブオーバーラップ開口面積ＡＶＯＬを修正する。   That is, the valve overlap is changed after the deviation between the intake collector estimated pressure PM and the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 is within a predetermined range by correcting the intake valve opening area AINTV and the EGR valve opening area AEGR. When the residual gas flow rate QREM changes, if the deviation between the intake collector estimated pressure PM and the intake pipe pressure sensor output PS is not within the predetermined range, the valve is over so that the deviation is within the predetermined range. The lap opening area AVOL is corrected.

これにより、図１６に示されているように、各種推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９によって検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、バルブオーバーラップ開口面積ＡＶＯＬが修正される。   Accordingly, as shown in FIG. 16, the valve is set so that the deviation between the intake collector estimated pressure PM calculated from the results of various estimation models and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor 49 becomes small. The overlap opening area AVOL is corrected.

図１３は、吸気管圧力センサ４９の検出結果に応じて、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを修正するもう一つの処理フローの一例を示している。この処理フローは、図１２に示されている処理フローによって吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差が所定範囲内に収まった後、
パージ制御を行う場合に実行する。 FIG. 13 shows an example of another processing flow for correcting the estimated intake collector estimated pressure PM in accordance with the detection result of the intake pipe pressure sensor 49. This processing flow is performed after the deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the intake collector estimated pressure PM falls within a predetermined range by the processing flow shown in FIG.
Executed when purge control is performed.

まず、吸気管圧力センサ４９の電圧値を取り込み、電圧値から圧力への変換を行なったものを吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとする（ステップＳ１３０１）。   First, the voltage value of the intake pipe pressure sensor 49 is taken and converted from the voltage value to the pressure is set as the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 (step S1301).

次に、推定したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを取り込み（ステップＳ１３０２）、吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとインテークコレクタ部推定圧力ＰＭとの偏差を取り、この偏差が所定範囲内に収まっているか否かを判別する（ステップＳ１３０３）。   Next, the estimated intake collector portion estimated pressure PM is taken in (step S1302), and a deviation between the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 and the intake collector portion estimated pressure PM is obtained, and whether or not this deviation is within a predetermined range. Is determined (step S1303).

偏差が所定範囲内に収まってない場合には、外乱要因を停止する（ステップＳ１３０４）。ここでの外乱要因停止は、ＥＧＲを停止し、バルブオーバーラップを所定値とすることである。   If the deviation does not fall within the predetermined range, the disturbance factor is stopped (step S1304). The disturbance factor stop here is to stop the EGR and set the valve overlap to a predetermined value.

次に、パージ開口面積ＡＰＲＧを修正する（ステップＳ１３０５）。これに応じてパージ空気流量ＱＰＲＧが修正される（ステップＳ１３０６）。そして、修正されたパージ空気流量ＱＰＲＧに応じてインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを更新する（ステップＳ１３０７）。   Next, the purge opening area APRG is corrected (step S1305). Accordingly, the purge air flow rate QPRG is corrected (step S1306). Then, the intake collector estimated pressure PM is updated according to the corrected purge air flow rate QPRG (step S1307).

そして、ステップＳ１３０２に戻り、ステップＳ１３０７で更新したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭを再度取り込み、ステップＳ１３０３で吸気管圧力センサの出力ＰＳとの偏差をチェックし、偏差が所定範囲内に収まるまで、ステップＳ１３０２〜ステップＳ１３０７までのフローを繰り返す。   Then, the process returns to step S1302, and the intake collector estimated pressure PM updated in step S1307 is taken in again. In step S1303, the deviation from the output PS of the intake pipe pressure sensor is checked, and step S1302 is continued until the deviation falls within a predetermined range. The flow up to step S1307 is repeated.

つまり、吸気バルブ開口面積ＡＩＮＴＶの修正ならびにＥＧＲバルブ開口面積ＡＥＧＲ、バルブオーバーラップ開口面積ＡＶＯＬの修正によってインテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとの偏差が所定範囲内に収まった後に、パージ制御だけを実行し、インテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９の出力ＰＳとの偏差が所定範囲内に収まっていない場合には、偏差が所定範囲内に収まるよう、パージ開口面積ＡＰＲＧを修正する。   That is, the deviation between the intake collector estimated pressure PM and the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 is within a predetermined range by correcting the intake valve opening area AINTV and by correcting the EGR valve opening area AEGR and the valve overlap opening area AVOL. Later, when only the purge control is executed and the deviation between the intake collector estimated pressure PM and the output PS of the intake pipe pressure sensor 49 is not within the predetermined range, the purge opening is set so that the deviation is within the predetermined range. Modify area APRG.

これにより、図１７に示されているように、各種推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部推定圧力ＰＭと吸気管圧力センサ４９によって検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、パージ開口面積ＡＰＲＧが修正される。   Accordingly, as shown in FIG. 17, the purge is performed so that the deviation between the intake collector estimated pressure PM calculated from the results of various estimation models and the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor 49 becomes small. The opening area APRG is corrected.

以上、説明した各種推定モデル部の演算に用いる変数（吸気に関する流路面積）を修正することにより、各種推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部の圧力ＰＭと吸気管圧力センサとの圧力の偏差が小さくなるように、推定モデルを修正することができる。   As described above, by correcting the variable (the flow passage area related to intake air) used in the calculation of the various estimated model units described above, the deviation between the pressure PM of the intake collector unit and the pressure of the intake pipe pressure sensor calculated from the results of the various estimated models The estimated model can be modified so that becomes smaller.

上述した本実施形態（本発明）による制御動作と従来の制御動作を、図９に示されているタイムチャートを参照して説明する。このタイムチャートは、横軸を時間として、上から順に、可変動弁機構（ＶＥＬ）の動作結果を示す吸気バルブ開口面積、吸入空気量、燃料噴射量、点火時期、空燃比、トルクを示している。   The control operation according to the above-described embodiment (the present invention) and the conventional control operation will be described with reference to the time chart shown in FIG. This time chart shows the intake valve opening area, the intake air amount, the fuel injection amount, the ignition timing, the air-fuel ratio, and the torque indicating the operation results of the variable valve mechanism (VEL) in order from the top, with the horizontal axis as time. Yes.

従来制御では、図中実線により示されているように、吸気バルブ開口面積の動作に対して該エアフローセンサ検知空気量はエンジン吸入空気量に対し遅れを生じるので、燃料噴射量、点火時期ともに正確な制御ができない。このため、空燃比の変動を生じ、結果としてトルク変動を引き起こしている。   In the conventional control, as shown by the solid line in the figure, the air flow sensor detected air amount lags the engine intake air amount with respect to the operation of the intake valve opening area, so both the fuel injection amount and the ignition timing are accurate. Control is impossible. For this reason, fluctuations in the air-fuel ratio occur, resulting in torque fluctuations.

本発明による制御では、これまで説明した各種推定モデル部をエンジンモデルとし、エンジン制御装置１００にエンジン動作をシミュレートする上記エンジンモデルを実装し、このエンジンモデルにより所定時間経過後の各パラメータを予測し、この予測結果が目標値になるように各デバイスを制御し、更には、エンジンモデルの誤差は、各種センサの結果に基づき修正されるようにしたことにより、図９に点線で示されているように、吸気バルブ開口面積の動作に応じてエンジンへの吸入空気量を正確に推定し、これに基づき燃料噴射、点火時期制御が可能となるので、無用な空燃比変動やトルク変動をなくすことが可能となる。なお、上記の各デバイスとは、スロットルバルブ１８、吸気バルブ２５、排気バルブ２８、燃料噴射弁２３、点火コイル４０である。   In the control according to the present invention, the various estimation model sections described so far are used as engine models, and the engine model for simulating the engine operation is mounted on the engine control apparatus 100, and each parameter after a predetermined time is predicted by the engine model. Then, each device is controlled so that the prediction result becomes the target value, and further, the error of the engine model is corrected based on the results of various sensors, and is shown by a dotted line in FIG. As shown, the intake air amount to the engine is accurately estimated in accordance with the operation of the intake valve opening area, and fuel injection and ignition timing control can be performed based on this, thereby eliminating unnecessary air-fuel ratio fluctuations and torque fluctuations. It becomes possible. The above devices are the throttle valve 18, the intake valve 25, the exhaust valve 28, the fuel injection valve 23, and the ignition coil 40.

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。また、本発明は、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said embodiment. In the present invention, each component is not limited to the above configuration unless the characteristic functions of the present invention are impaired.

本発明による制御装置が適用される適用される燃料噴射式の内燃機関の一つの実施形態を示すシステム構成図。1 is a system configuration diagram showing one embodiment of a fuel injection type internal combustion engine to which a control device according to the present invention is applied. 本発明による内燃機関の制御装置の一つの実施形態を示すブロック図。1 is a block diagram showing an embodiment of a control device for an internal combustion engine according to the present invention. 本発明による内燃機関の制御装置が実装するエンジンモデルの一つの実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows one Embodiment of the engine model which the control apparatus of the internal combustion engine by this invention mounts. 本発明による内燃機関の制御装置によるシリンダ内空気量推定モデル部の詳細を示すブロック図。The block diagram which shows the detail of the cylinder air quantity estimation model part by the control apparatus of the internal combustion engine by this invention. 本発明による内燃機関の制御装置によるシリンダ内空気量推定モデル部の処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the processing flow of the cylinder air quantity estimation model part by the control apparatus of the internal combustion engine by this invention. 本発明による内燃機関の制御装置によるスロットル制御モデル部と吸気バルブ制御モデル部の処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the processing flow of the throttle control model part by the control apparatus of the internal combustion engine by this invention, and an intake valve control model part. 本発明による内燃機関の制御装置による燃料噴射制御モデル部と点火時期制御モデル部の処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the processing flow of the fuel-injection control model part by the control apparatus of the internal combustion engine by this invention, and an ignition timing control model part. 本発明による内燃機関の制御装置によるスロットル空気流量演算部によるスロットル空気流量算出の処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the processing flow of the throttle air flow rate calculation by the throttle air flow rate calculating part by the control apparatus of the internal combustion engine by this invention. 本実施形態による制御動作と従来の制御動作例を示すタイムチャート。The time chart which shows the control operation by this embodiment, and the conventional control operation example. 本発明による内燃機関の制御装置において吸気管圧力センサの結果に応じて吸気バルブ開口面積を修正することで推定モデルを修正する処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the processing flow which corrects an estimation model by correcting the intake valve opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor in the control apparatus of the internal combustion engine by this invention. 本発明による内燃機関の制御装置において吸気管圧力センサの結果に応じてＥＧＲ開口面積を修正することで推定モデルを修正する処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing flow which corrects an estimation model by correcting an EGR opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor in the control apparatus of the internal combustion engine by this invention. 本発明による内燃機関の制御装置において吸気管圧力センサの結果に応じてバルブオーバーラップ開口面積を修正することで推定モデルを修正する処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the processing flow which corrects an estimation model by correcting valve overlap opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor in the control apparatus of the internal combustion engine by this invention. 本発明による内燃機関の制御装置において吸気管圧力センサの結果に応じてパージ開口面積を修正することで推定モデルを修正する処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing flow which corrects an estimation model by correcting a purge opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor in the control apparatus of the internal combustion engine by this invention. 吸気管圧力センサの結果に応じて吸気バルブ開口面積を修正することで推定モデルを修正する動作例を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation example which corrects an estimation model by correcting the intake valve opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor. 吸気管圧力センサの結果に応じてＥＧＲバルブ開口面積を修正することで推定モデルを修正する動作例を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation example which corrects an estimation model by correcting an EGR valve opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor. 吸気管圧力センサの結果に応じてバルブオーバーラップ開口面積を修正することで推定モデルを修正する動作例を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation example which corrects an estimation model by correcting valve overlap opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor. 吸気管圧力センサの結果に応じてパージ開口面積を修正することで推定モデルを修正する動作例を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation example which corrects an estimation model by correcting the purge opening area according to the result of an intake pipe pressure sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 内燃機関
１１ エンジンブロック
１２ シリンダボア
１３ ピストン
１４ 燃焼室（シリンダ室）
１５ エアークリーナ
１６ 空気量センサ
１７ 吸気温センサ
１８ スロットルバルブ
１９ スロットルボディ
２０ インテークコレクタ
２０Ａ 吸気管
２１ スロットルセンサ
２２ 吸気分岐管
２３ 燃料噴射弁
２４ 吸気ポート
２５ 吸気バルブ
２６ 吸気可変動弁機構
２７ 排気ポート
２８ 排気バルブ
２９ 排気可変動弁機構
３０ 触媒コンバータ
３１ 排気管
３２ 排気ガス再循環通路
３３ ＥＧＲバルブ
３４ 燃料タンク
３５ 燃料ポンプ
３６ キャニスタ
３７ パージ通路
３８ パージバルブ
３９ 点火プラグ
４０ 点火コイル
４１ 空燃比センサ
４２ 酸素センサ
４３ コネクティングロッド
４４ クランク軸
４５ クランク角センサ
４６ 水温センサ
４７ プレッシャレギュレータ
４８ 吸気バルブセンサ
４９ 吸気管圧力センサ
５１ スロットル制御装置
５２ 吸気バルブ制御装置
５３ 燃料噴射制御装置
５４ 点火時期制御装置
１００ エンジン制御装置（ＥＣＵ）
１０１ 入力回路
１０２ Ａ／Ｄ変換部
１０３ ＣＰＵ
１０４ ＲＯＭ
１０５ ＲＡＭ
１０６ 出力回路
２０１ スロットル通過空気量推定モデル部
２０２ 吸気バルブ通過空気量推定モデル部
２０３ シリンダ内吸気圧力推定モデル部
２０４ シリンダ内残留ガス推定モデル部
２０５ シリンダ内空気量推定モデル部
２０６ 燃料噴射制御モデル部
２０７ 点火時期制御モデル部
２０８ 目標シリンダ内空気量算出モデル部
２０９ スロットル制御モデル部
２１０ 吸気バルブ制御モデル部
２０５１ シリンダ内空気流量演算部
２０５２ 吸気バルブ空気流量演算部
２０５３ スロット空気流量演算部
２０５４ インテークコレクタ部推定圧力演算部
２０５５ ＥＧＲ空気流量演算部
２０５６ 残留ガス空気流量演算部
２０５７ 燃焼寄与空気量演算部
２０５８ 排気管空気流量演算部
２０５９ パージ空気流量演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 11 Engine block 12 Cylinder bore 13 Piston 14 Combustion chamber (cylinder chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Air cleaner 16 Air quantity sensor 17 Intake temperature sensor 18 Throttle valve 19 Throttle body 20 Intake collector 20A Intake pipe 21 Throttle sensor 22 Intake branch pipe 23 Fuel injection valve 24 Intake port 25 Intake valve 26 Intake variable valve mechanism 27 Exhaust port 28 Exhaust valve 29 Exhaust variable valve mechanism 30 Catalytic converter 31 Exhaust pipe 32 Exhaust gas recirculation passage 33 EGR valve 34 Fuel tank 35 Fuel pump 36 Canister 37 Purge passage 38 Purge valve 39 Spark plug 40 Ignition coil 41 Air-fuel ratio sensor 42 Oxygen sensor 43 Connecting rod 44 Crankshaft 45 Crank angle sensor 46 Water temperature sensor 47 Pressure regulator 48 Intake valve sensor 49 Intake pipe pressure sensor 51 Throttle control Control device 52 Intake valve control device 53 Fuel injection control device 54 Ignition timing control device 100 Engine control device (ECU)
101 Input Circuit 102 A / D Converter 103 CPU
104 ROM
105 RAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 106 Output circuit 201 Throttle passage air amount estimation model part 202 Intake valve passage air amount estimation model part 203 In-cylinder intake pressure estimation model part 204 Cylinder residual gas estimation model part 205 Cylinder air amount estimation model part 206 Fuel injection control model part 207 Ignition timing control model unit 208 Target cylinder air amount calculation model unit 209 Throttle control model unit 210 Intake valve control model unit 2051 In-cylinder air flow rate calculation unit 2052 Intake valve air flow rate calculation unit 2053 Slot air flow rate calculation unit 2054 Intake collector unit Estimated pressure calculation unit 2055 EGR air flow rate calculation unit 2056 Residual gas air flow rate calculation unit 2057 Combustion contribution air amount calculation unit 2058 Exhaust pipe air flow rate calculation unit 2059 Purge air flow rate calculation unit

Claims (11)

スロットルバルブによって内燃機関への空気量を制御するスロットル制御装置と、吸気バルブを所定の位置に動作させる吸気バルブ制御装置と、前記吸気バルブの動作状態を検出する吸気バルブセンサと、燃料供給を行う燃料噴射装置と、点火を行う点火装置とを有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気バルブセンサの出力に応じて吸気バルブ通過空気量を推定する吸気バルブ通過空気量推定モデル部と、
前記吸気バルブセンサの出力に応じてシリンダ内残留ガス量を推定するシリンダ内残留ガス推定モデル部と、
前記吸気バルブ通過空気量推定モデル部によって推定された吸気バルブ通過空気量に応じてシリンダ内吸気圧力を推定するシリンダ内吸気圧力推定モデル部と、
前記シリンダ内吸気圧力推定モデル部によって推定されたシリンダ内吸気圧力と前記シリンダ内残留ガス推定モデル部によって推定されたシリンダ内残留ガス量に応じてシリンダ内空気量を推定するシリンダ内空気量推定モデル部と、を有し、
前記シリンダ内空気量推定モデル部によって推定されたシリンダ内空気量に基づいて前記燃料噴射装置による燃料噴射と前記点火装置による点火時期の少なくとも何れか一方の制御をすることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A throttle control device that controls the amount of air to the internal combustion engine using a throttle valve, an intake valve control device that operates the intake valve to a predetermined position, an intake valve sensor that detects the operating state of the intake valve, and fuel supply A control device for an internal combustion engine having a fuel injection device and an ignition device for performing ignition,
An intake valve passage air amount estimation model unit that estimates an intake valve passage air amount according to the output of the intake valve sensor;
A cylinder residual gas estimation model unit that estimates a cylinder residual gas amount according to the output of the intake valve sensor;
An in-cylinder intake pressure estimation model unit that estimates an in-cylinder intake pressure according to the intake valve passage air amount estimated by the intake valve passage air amount estimation model unit;
Cylinder air amount estimation model for estimating the cylinder air amount according to the cylinder intake pressure estimated by the cylinder intake pressure estimation model unit and the cylinder residual gas amount estimated by the cylinder residual gas estimation model unit And
An internal combustion engine that controls at least one of fuel injection by the fuel injection device and ignition timing by the ignition device based on an air amount in the cylinder estimated by the cylinder air amount estimation model unit. Control device. 燃料タンクの蒸発ガスを機関吸気系にパージするパージ装置によるパージ空気流量を算出するパージ空気流量演算部を有し、前記パージ空気流量演算部によって算出されたパージ空気流量によって、前記シリンダ内空気量推定モデル部により推定されたシリンダ内空気量を燃焼寄与空気量として補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。   A purge air flow rate calculation unit that calculates a purge air flow rate by a purge device that purges the evaporated gas of the fuel tank into the engine intake system, and the amount of air in the cylinder is determined by the purge air flow rate calculated by the purge air flow rate calculation unit The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cylinder air amount estimated by the estimation model unit is corrected as a combustion contributing air amount. 排気ガス再循環装置によるＥＧＲ空気流量を算出するＥＧＲ空気流量演算部を有し、前記ＥＧＲ空気流量演算部によって算出されたＥＧＲ空気流量によって、前記シリンダ内空気量推定モデル部により推定されたシリンダ内空気量を燃焼寄与空気量として補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。   An EGR air flow rate calculation unit that calculates an EGR air flow rate by the exhaust gas recirculation device, and the cylinder internal air amount estimated by the cylinder internal air amount estimation model unit is estimated by the EGR air flow rate calculated by the EGR air flow rate calculation unit The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the air amount is corrected as a combustion-contributing air amount. 目標燃焼トルクに基づいて目標シリンダ内空気量を算出する目標シリンダ内空気量算出モデル部を有し、
前記スロットル制御装置と前記吸気バルブ制御装置は、前記目標シリンダ内空気量推定モデル部によって算出された目標シリンダ内空気量と前記シリンダ内空気量推定モデル部によって推定されたシリンダ内空気量との差が減少するように動作することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。 A target cylinder air amount calculation model unit for calculating a target cylinder air amount based on the target combustion torque;
The throttle control device and the intake valve control device are configured such that a difference between a target cylinder air amount calculated by the target cylinder air amount estimation model unit and a cylinder air amount estimated by the cylinder air amount estimation model unit. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device operates so as to decrease. 前記各推定モデル部による推定モデルを、吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力あるいは空燃比センサ検出される空燃比に応じて修正することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。   The estimated model by each of the estimated model units is modified according to an intake pipe pressure detected by an intake pipe pressure sensor or an air-fuel ratio detected by an air-fuel ratio sensor. The control apparatus of the internal combustion engine described in 1. 前記推定モデル部による推定モデルの結果から算出したインテークコレクタ部の圧力と前記吸気管圧力センサの圧力との偏差が小さくなるように推定モデルを修正することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。   6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the estimation model is modified so that a deviation between the pressure of the intake collector calculated from the result of the estimation model by the estimation model unit and the pressure of the intake pipe pressure sensor becomes small. Engine control device. 吸気バルブを所定の位置に動作させる吸気バルブ制御装置と、前記吸気バルブの動作状態を検出する吸気バルブセンサと、燃料供給を行う燃料噴射装置と、点火を行う点火装置とを有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気バルブセンサの出力に応じて吸気バルブ通過空気量を算出する吸気バルブ空気流量演算手段と、
前記吸気バルブ空気流量演算部によって算出された吸気バルブ空気流量に応じてシリンダ内吸気圧力を算出するシリンダ内吸気圧演算手段と、
前記シリンダ内吸気圧演算手段によって算出されたシリンダ内吸気圧力に応じてシリンダ内空気流量を算出するシリンダ内空気流量演算手段と、
燃料タンクの蒸発ガスを機関吸気系にパージするパージ装置によるパージ空気流量を算出するパージ空気流量演算手段と、
排気ガス再循環装置によるＥＧＲ空気流量を算出するＥＧＲ空気流量演算手段と、
前記吸気バルブセンサの出力に応じてバルブオーバラップによるシリンダ内残留ガス流量を算出するシリンダ内残留ガス流量演算手段と、
前記シリンダ内空気流量演算手段によって算出されたシリンダ内空気流量と前記パージ空気流量演算手段によって算出されたパージ空気流量と前記ＥＧＲ空気演算手段によって算出されたＥＧＲ空気流量とシリンダ内残留ガス流量演算手段によって算出されたシリンダ内残留ガス流量とから燃焼寄与空気量を算出する燃焼寄与空気量演算手段と、を有し、
前記燃焼寄与空気量演算手段によって算出された燃焼寄与空気量に基づいて前記燃料噴射装置による燃料噴射と前記点火装置による点火時期の少なくとも何れか一方の制御をすることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Control of an internal combustion engine having an intake valve control device that operates an intake valve to a predetermined position, an intake valve sensor that detects an operation state of the intake valve, a fuel injection device that supplies fuel, and an ignition device that performs ignition A device,
An intake valve air flow rate calculating means for calculating an intake valve passing air amount according to an output of the intake valve sensor;
In-cylinder intake pressure calculation means for calculating the intake pressure in the cylinder according to the intake valve air flow rate calculated by the intake valve air flow rate calculation unit;
In-cylinder air flow rate calculating means for calculating an in-cylinder air flow rate according to the in-cylinder intake pressure calculated by the in-cylinder intake pressure calculating unit;
A purge air flow rate calculating means for calculating a purge air flow rate by a purge device for purging the evaporated gas of the fuel tank to the engine intake system;
EGR air flow rate calculation means for calculating an EGR air flow rate by the exhaust gas recirculation device;
In-cylinder residual gas flow rate calculating means for calculating a residual gas flow rate in the cylinder due to valve overlap according to the output of the intake valve sensor;
The cylinder air flow rate calculated by the cylinder air flow rate calculation means, the purge air flow rate calculated by the purge air flow rate calculation means, the EGR air flow rate calculated by the EGR air calculation means, and the cylinder residual gas flow rate calculation means Combustion contribution air amount calculation means for calculating the combustion contribution air amount from the residual gas flow rate in the cylinder calculated by
Control of an internal combustion engine, wherein at least one of fuel injection by the fuel injection device and ignition timing by the ignition device is controlled based on the combustion contribution air amount calculated by the combustion contribution air amount calculation means apparatus. インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記吸気バルブ空気流量演算手段による吸気バルブ空気流量の演算に用いる吸気バルブ開口面積を補正することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。   An intake collector section pressure estimation calculation means for estimating the pressure of the intake collector section, and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector section estimated pressure estimated by the intake collector section pressure estimation calculation means; The intake valve opening area used for calculating the intake valve air flow rate by the intake valve air flow rate calculation means is corrected so that a deviation from the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor is reduced. Item 8. The control device for an internal combustion engine according to Item 7. インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記ＥＧＲ空気流量演算部によるＥＧＲ空気流量の演算に用いるＥＧＲバルブ開口面積を補正することを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の制御装置。   An intake collector section pressure estimation calculation means for estimating the pressure of the intake collector section, and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector section estimated pressure estimated by the intake collector section pressure estimation calculation means; The EGR valve opening area used for calculation of the EGR air flow rate by the EGR air flow rate calculation unit is corrected so that a deviation from the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor is reduced. Or the control apparatus for an internal combustion engine according to 8; インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記シリンダ内残留ガス流量演算手段によるシリンダ内残留ガス流量の演算に用いるバルブオーバラップ開口面積を補正することを特徴とする請求項７から９の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。   An intake collector section pressure estimation calculation means for estimating the pressure of the intake collector section, and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector section estimated pressure estimated by the intake collector section pressure estimation calculation means; The valve overlap opening area used for the calculation of the residual gas flow rate in the cylinder by the residual gas flow rate calculation means in the cylinder is corrected so that the deviation from the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor is small. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 9. インテークコレクタ部の圧力を推定するインテークコレクタ部圧力推定演算手段と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサとを有し、前記インテークコレクタ部圧力推定演算手段によって推定されたインテークコレクタ部推定圧力と前記吸気管圧力センサにより検出される吸気管圧力との偏差が小さくなるように、前記パージ空気流量演算手段によるパージ空気流量の演算に用いるパージ開口面積を補正することを特徴とする請求項７から１０の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。   An intake collector section pressure estimation calculation means for estimating the pressure of the intake collector section, and an intake pipe pressure sensor for detecting the intake pipe pressure, and the intake collector section estimated pressure estimated by the intake collector section pressure estimation calculation means; The purge opening area used for calculating the purge air flow rate by the purge air flow rate calculation means is corrected so that the deviation from the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure sensor is small. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 10.
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