JP4063164B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関吸気系に配置されたエアクリーナは、大気開口部の断面積を大きくして吸気抵抗を低減することが好ましい。しかしながら、吸気騒音が大気開口部を介して外部へ洩れるために、大気開口部の断面積を大きくすると、吸気騒音はあまり減少されることなく、そのまま外部へ洩れることとなる。この吸気騒音は、特に、排気音やエンジン音、あるいは、ロードノイズが低くなる車両の低速走行時において問題となる。
【０００３】
この問題を解決するために、エアクリーナの大気開口部の断面積を可変とすることにより、車両低速走行時には大気開口部の面積を小さくし、外部へ洩れる吸気騒音を低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−９３７８５号公報
【特許文献２】
特開平１１−９３７８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
機関吸気系のエアクリーナ下流側には、一般的に、エアフローメータが配置されて吸入空気量の推定に使用される。しかしながら、前述のように、エアクリーナの大気開口部の断面積を変化させると、そのままではエアフローメータの出力の信頼性が低下して吸入空気量の推定が不正確となる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、エアクリーナの大気開口部の断面積を可変とした場合において、エアクリーナの下流側に配置されたエアフローメータの出力に基づき推定される吸入空気量が不正確となることを防止する内燃機関の制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、大気開口部の断面積を可変とするエアクリーナと、前記エアクリーナの下流側に配置されたエアフローメータとを具備する内燃機関の制御装置であって、前記エアフローメータの出力を吸気脈動の影響に基づき補正するための補正係数を有し、現在の前記エアクリーナにおける前記大気開口部の断面積に適合させて前記補正係数を変更することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記補正係数を使用して補正された前記エアフローメータの出力に基づき前記エアクリーナの圧力損失を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記補正係数を使用して補正された前記エアフローメータの出力に基づきスロットル弁全開時のスロットル弁より下流側の定常下流側吸気圧を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の制御装置は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、さらに、前記補正係数を使用して補正された前記エアフローメータの出力に基づき各スロットル弁開度に対するスロットル弁より下流側の定常下流側吸気圧を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による請求項５に記載の内燃機関の制御装置は、大気開口部の断面積を可変とするエアクリーナと、前記エアクリーナの下流側に配置されたエアフローメータとを具備し、前記エアフローメータの出力に基づき前記エアクリーナの圧力損失又はスロットル弁より上流側の上流側吸気圧を算出する内燃機関の制御装置であって、算出された前記圧力損失又は上流側吸気圧は現在の前記エアクリーナにおける前記大気開口部の断面積に応じて補正されることを特徴とする。
また、本発明による請求項６に記載の内燃機関の制御装置は、大気開口部の断面積を可変とするエアクリーナと、前記エアクリーナの下流側に配置されたエアフローメータとを具備する内燃機関の制御装置であって、前記エアフローメータの出力を吸気偏流の影響に基づき補正するための補正係数を有し、現在の前記エアクリーナにおける前記大気開口部の断面積に適合させて前記補正係数を変更することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による制御装置が取り付けられる内燃機関を示す概略図である。同図において、１は機関本体であり、２は各気筒共通のサージタンクである。３はサージタンク２と各気筒とを連通する吸気枝管であり、４はサージタンク２の上流側の吸気通路である。各吸気枝管３には燃料噴射弁５が配置され、吸気通路４におけるサージタンク２の直上流側にはスロットル弁６が配置されている。スロットル弁６は、アクセルペダルに連動するものでも良いが、ここではステップモータ等の駆動装置によって自由に開度設定可能なものとしている。７は吸気通路４のスロットル弁６より上流側に配置されたエアフローメータである。吸気通路４の最上流部にはエアクリーナ１１が配置されている。本実施形態では、特に、エアフローメータ７はエアクリーナ１１の直下流側に位置している。機関本体１において、８は吸気弁であり、９は排気弁であり、１０はピストンである。
【００１３】
本実施形態におけるエアクリーナ１１は、第一大気開口部１１ａと第二大気開口部１１ｂとを有し、第二大気開口部１１ｂには閉鎖弁１１ｃが配置されている。閉鎖弁１１ｃを開弁すれば、吸気は第一大気開口部１１ａ及び第二大気開口部１１ｂの両方からエアクリーナ１１に取り入れられ、エアクリーナ１１の大気開口部全体の断面積を大きくすることができる。それにより、エアクリーナ１１の吸気抵抗は小さくなる。
【００１４】
しかしながら、吸気騒音は、エアクリーナ１１の大気開口部を介して外部へ洩れるために、特に、排気音等が小さくなる車両低速走行時において、この吸気騒音は耳障りとなる。本実施形態では、車両低速走行時に閉鎖弁１１ｃを閉弁し、吸気を第一大気開口部１１ａだけから取り入れるようにしている。それにより、エアクリーナ１１の大気開口部全体の断面積は小さくなり、外部へ洩れる吸気騒音を低減することができる。この時において、エアクリーナ１１の吸気抵抗は増大することとなるが、車両低速走行時には、一般的に多量の吸気を必要としないために、それほど問題とはならない。
【００１５】
ところで、吸気通路４内ではスロットル弁開度に応じた吸気脈動が発生しており、この吸気脈動がエアフローメータ７の出力に影響を与えることがある。スロットル弁開度が小さい時には、吸気脈動は非常に小さいために、これがエアフローメータ７の出力に影響を与えることはない。しかしながら、スロットル弁開度が大きくなると、吸気脈動が徐々に大きくなり、この当初は、エアフローメータ７の出力を実際より低下させる。さらにスロットル弁開度が大きくなって吸気脈動が大きくなると吸気の逆流が発生する。エアフローメータ７は、この逆流する吸気の流量も測定してしまうために、エアフローメータ７の出力は実際より増大してしまう。
【００１６】
このような吸気脈動の影響を考慮して、一般的には、図２に実線で示すようにマップ化した脈動補正係数Ｋ１を使用してエアフローメータ７の出力を補正している。しかしながら、本実施形態のように、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積を小さく変化させると、特に、スロットル弁開度が比較的大きな領域において吸気脈動が大きくなる傾向があり、同じ脈動補正係数Ｋ１を使用してエアフローメータ７の出力を補正しても、出力の信頼性を高めることができない。それにより、本実施形態において、この時には、図２に点線で示すような現在の大気開口部の断面積に適合させてマップ化した脈動補正係数Ｋ１’を使用してエアフローメータ７の出力を補正するようにしている。
【００１７】
また、エアフローメータ７は、その検出部が存在する位置における吸気流量を検出するものであるが、一般的に、吸気は吸気通路断面を一様に通過しておらず、エアフローメータ７の出力を実際の吸気流量とするためには、偏流補正係数Ｋ２を設定して、それによる補正が必要である。エアクリーナ１１の大気開口部の断面積を変化させることによって、吸気通路断面を通過する吸気の偏流の仕方が変化するために、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積を小さく変化させた時に、同じ偏流補正係数Ｋ２を使用してエアフローメータ７の出力を補正しても、出力の信頼性を高めることはできない。それにより、本実施形態においては、エアクリーナ１１の大気開口部の各断面積形状に適合させて偏流補正係数Ｋ２’を設定して置き、現在の大気開口部の断面積に適合した偏流補正係数Ｋ２又はＫ２’を使用してエアフローメータ７の出力を補正するようにしている。
【００１８】
このように、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積を変化させる時に、それに適合した脈動補正係数及び偏流補正係数を使用してエアフローメータ７の出力を補正することにより、エアフローメータ７の出力の信頼性を高めることができ、機関定常時においては、この出力から気筒内へ流入した正確な吸入空気量を把握することができる。
【００１９】
内燃機関１における燃焼空燃比を、例えば、理論空燃比等の所望空燃比にするためには、機関定常時だけでなく、機関過渡時にも吸入空気量を正確に把握しなければならない。エアフローメータ７は応答遅れを有するために、機関過渡時において、現在の出力を脈動補正係数及び偏流補正係数により補正しても、それをそのまま吸入空気量とすることはできない。それにより、本実施形態では、機関吸気系を以下のようにモデル化して吸入空気量を推定するようにしている。
【００２０】
先ず、スロットル弁６をモデル化することにより、吸気がスロットル弁６を通過する際のエネルギ保存則、運動量保存則、及び、状態方程式を使用して、今回のスロットル弁通過空気量ｍｔ_(i)（ｇ／ｓｅｃ）が、次式(1)によって表される。以下の式を含めて、スロットル弁通過空気量等の変数の添え字（ｉ）は今回（現在）を示し、（ｉ−１）は前回を示している。
【数１】

【００２１】
ここで、μ_(i)は流量係数であり、Ａ_(i)はスロットル弁６の開口面積（ｍ²）である。もちろん、機関吸気系にアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣ弁）が設けられている時には、Ａ_(i)には、ＩＳＣ弁の開口面積が加えられる。流量係数及びスロットル弁の開口面積は、それぞれがスロットル弁開度ＴＡ_(i)（度）の関数となっており、図２及び３には、それぞれのスロットル弁開度ＴＡに対するマップが図示されている。それにより、流量係数と開口面積との積をスロットル弁開度ＴＡの関数とすることができる。Ｒは気体定数であり、Ｔａはスロットル弁上流側の吸気温度（Ｋ）であり、Ｐａｃ_(i)はスロットル弁より上流側の上流側吸気圧（ｋＰａ）であり、Ｐｍ_(i)はスロットル弁下流側の吸気管圧力、すなわち、下流側吸気圧（ｋＰａ）である。また、関数Φに関しては後述する。
【００２２】
現在のスロットル弁上流側の吸気温度Ｔａ_(i)は、吸気通路４のスロットル弁６の上流側に温度センサ（図示せず）を配置して、この温度センサにより検出することが好ましいが、この吸気温度は、エアクリーナ１１の圧力損失とは無関係に外気温度とほぼ等しいと考えることができ、外気温度センサにより検出された外気温度を吸気温度として使用しても良い。
【００２３】
一方、上流側吸気圧は、刻々変化するために、スロットル弁通過空気量ｍｔを算出する毎に圧力センサ（図示せず）によって現在の上流側吸気圧Ｐａｃ_(i)を検出すれば良い。
【００２４】
関数Φ（Ｐｍ_(i)／Ｐａｃ_(i)）は、比熱比κを使用して次式(2)によって表されるものであり、図４にはＰｍ／Ｐａｃに対するマップが図示されている。
【数２】

【００２５】
ところで、式(1)において、上流側吸気圧Ｐａｃ_(i)は、圧力センサを使用しないで算出することも可能である。大気圧Ｐａと上流側吸気圧Ｐａｃとの差、すなわち、エアクリーナ１１の圧力損失は、ベルヌーイの定理により、次式(3)のように表すことができる。
【数３】

【００２６】
ここで、ρは大気密度であり、ｖはエアクリーナ１１を通過する空気の流速であり、Ｇａはエアクリーナ１１を通過する空気の流量であり、ｋはｖとＧａとの間の比例係数である。標準大気密度ρ０と、標準大気密度ρ０を現在の大気密度ρへ変換するための圧力補正係数ｅｋｐａ及び温度補正係数ｅｋｔｈａとを使用すれば、式(3)は式(3)'のように置き換えることができる。さらに、式(3)'は、流量Ｇａだけを変数とする関数ｆ（Ｇａ）を使用して式(3)''のように置き換えることができる。
【００２７】
式(3)''は、現在の上流側吸気圧Ｐａｃ_(i)を表す式(4)のように変形することができる。式(4)において、現在の流量Ｇａ_(i)は、エアフローメータ７により検出することができる。また、圧力補正係数ｅｋｐａは、検出される現在の大気圧により設定可能であり、温度補正係数ｅｋｔｈａは、検出される現在の大気温度により設定可能である。ここで、現在の流量Ｇａ_(i)として使用するエアフローメータ７の出力は、前述したように、流動補正係数Ｋ１又はＫ１’及び偏流補正係数Ｋ２又はＫ２’により補正されることにより、信頼積を高めることができ、正確な上流側吸気圧Ｐａｃ_(i)を算出することが可能となる。
【００２８】
式(3)'において、現在の流量として使用するエアフローメータ７の出力は、全く補正しないようにして、又は、常に、一方の流動補正係数Ｋ１又はＫ１’及び一方の偏流補正係数Ｋ２又はＫ２’により補正するようにし、正確な圧力損失が算出されるように、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積に応じて比例係数ｋを変更するようにしても良い。また、式(3)''において、現在の流量として使用するエアフローメータ７の出力は、全く補正しないようにして、又は、常に、一方の流動補正係数Ｋ１又はＫ１’及び一方の偏流補正係数Ｋ２又はＫ２’により補正するようにし、正確な圧力損失が算出されるように、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積に応じて関数ｆを変更するようにしても良い。このように、正確な吸入空気量を算出するために、エアフローメータの出力に基づくエアクリーナ１１の圧力損失を、エアフローメータ１１の大気開口部の断面積に応じて補正するようにしても良い。
【００２９】
また、同様に、式(4)において、現在の流量として使用するエアフローメータ７の出力は、全く補正しないようにして、又は、常に、一方の流動補正係数Ｋ１又はＫ１’及び一方の偏流補正係数Ｋ２又はＫ２’により補正するようにし、正確な上流側吸気圧が算出されるように、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積に応じて関数ｆを変更するようにしても良い。このように、正確な吸入空気量を算出するために、エアフローメータの出力に基づく上流側吸気圧Ｐａｃ_(i)を、エアフローメータ１１の大気開口部の断面積に応じて補正するようにしても良い。
【００３０】
また、エアフローメータ７の出力を試験機等においてスロットル弁開度ＴＡと機関回転数Ｎｅとに基づき予め測定して、エアクリーナ１１の圧力損失の一部を成す関数ｆを予めマップ化することができる。この場合において、スロットル弁開度ＴＡと機関回転数Ｎｅとに基づき測定されるエアフローメータ７の出力は、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積を大きくした時と小さくした時とで測定され、それぞれに適した流動補正係数Ｋ１又はＫ１’及び偏流補正係数Ｋ２又はＫ２’により補正されて関数ｆの算出に使用される。こうして、図６に示すように、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積を大きくした場合の関数ｆのマップ（Ａ）と、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積を小さくした場合の関数ｆ’（断面積を大きくした時の関数ｆと区別するためにダッシュを付している）のマップ（Ｂ）とが設定される。
【００３１】
次いで、吸気弁をモデル化する。気筒内へ供給される吸入空気量ｍｃ_(i)（ｇ／ｓｅｃ）は、下流側吸気圧、すなわち、吸気管圧力Ｐｍ_(i)に基づきほぼ線形に変化するものであるために、次式(5)に示す一次関数によって表すことができる。
【数４】

【００３２】
ここで、Ｔｍ_(i)はスロットル弁下流側の吸気温度（Ｋ）であり、ａ及びｂは一次関数を特定するためのパラメータである。ｂは気筒内の残留既燃ガス量に相当する値であり、バルブオーバーラップがある場合には、吸気管へ既燃ガスが逆流するために、ｂの値は無視できないほど増加する。また、バルブオーバーラップがある場合において、吸気管圧力Ｐｍが所定圧力以上である時には、吸気管圧力が高いほど既燃ガスの逆流が顕著に減少するために、所定値以下である時に比較して、ａの値は大きくされると共にｂの値は小さくされる。
【００３３】
このように、吸入空気量ｍｃを算出するために使用される一次関数は、内燃機関毎に異なるものであると共に機関運転状態によっても変化するものである。それにより、内燃機関毎及び機関運転状態毎にパラメータａ，ｂをマップ化しておくことが好ましい。
【００３４】
次いで、吸気管をモデル化する。吸気管内に存在する吸気の質量保存則、エネルギ保存則、及び、状態方程式を使用して、吸気管圧力Ｐｍとスロットル弁下流側の吸気温度Ｔｍとの比における時間変化率は次式(6)によって表され、また、吸気管圧力Ｐｍの時間変化率は次式(7)によって表される。ここで、Ｖは吸気管の容積（ｍ³）、すなわち、機関吸気系におけるスロットル弁下流側の容積であり、具体的には、吸気通路４の一部とサージタンク２と吸気枝管３との合計容積である。
【数５】

【００３５】
式(6)及び式(7)は離散化され、それぞれ、次式(8)及び(9)が得られ、式(9)によって今回の吸気管圧力Ｐｍ_(i)が得られれば、式(8)によって今回の吸気管内の吸気温度Ｔｍ_(i)を得ることができる。式(8)及び(9)において、離散時間Δｔは、吸入空気量ｍｃ_(i)を算出するためのフローチャート（図８）における実行間隔とされ、例えば８ｍｓである。
【数６】

【００３６】
ところで、式(1)において、現在のスロットル弁開度が暫く持続した機関定常時を考えると、次式(10)が成り立つ。ここで、ｍｔｔａ及びＰｍｔａは、この機関定常時におけるスロットル弁通過空気量及び下流側吸気圧である。機関定常時におけるスロットル弁通過空気量は、吸入空気量ｍｃと等しくなるために、式(5)を使用すると、スロットル弁通過空気量ｍｔｔａは、現在の機関運転状態におけるパラメータａ，ｂに基づいて式(11)のように表すことができる。
【数７】

【００３７】
式(11)を変形すると次式(12)を得ることができ、この式(12)を使用すると、式(1)を次式(13)のように変形することができる。式(1)においては、特に、流量係数μを正確に適合させることが困難であるが、各スロットル弁開度ＴＡに対して機関運転状態毎（例えば、機関回転数毎）に定常下流側吸気圧Ｐｍｔａを設定して置けば、式(13)により流量係数を使用することなく、スロットル弁通過空気量ｍｔ_(i)を算出することができる。
【数８】

【００３８】
ところで、各スロットル弁開度ＴＡに対する機関運転状態毎の定常下流側吸気圧Ｐｍｔａは、試験機等において、各スロットル弁開度ＴＡに対して機関回転数毎の定常運転を実現し、この時のエアフローメータ７の出力をスロットル弁通過空気量ｍｔとして、式(1)を使用して逆算することが好ましい。この場合においても、エアフローメータ７の出力は、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積が大きくされた時と小さくされた時とで、それぞれに適した流動補正係数及び偏流補正係数とにより補正される。
【００３９】
それにより、図７に示すように、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積が大きくされた時の定常下流側吸気圧Ｐｍｔａのマップ（Ａ）と、エアクリーナ１１の大気開口部の断面積が小さくされた時の定常下流側吸気圧Ｐｍｔａ’（断面積が大きくされた時の定常下流側吸気圧Ｐｍｔａと区別するためにダッシュを付している）のマップ（Ｂ）とが設定される。ところで、これらマップに設定された各定常下流側吸気圧は、スロットル弁上流側の吸気温度を標準値Ｔ０とし、また、上流側吸気圧を標準値Ｐａ０とした時の値である。
【００４０】
次に、吸入空気量ｍｃを算出するための図８に示すフローチャートを説明する。本フローチャートは、機関始動完了と同時に実行される。先ず、ステップ１０１において、現在のエアクリーナ１１の大気開口部の断面積に基づき、エアフローメータ７の出力を補正するための脈動補正係数マップ（Ｋ１又はＫ１’）が選択される。次いで、ステップ１０２において、現在のエアクリーナ１１の大気開口部の断面積に基づき、エアフローメータ７の出力を補正するための偏流補正係数マップ（Ｋ２又はＫ２’）が選択される。次いで、ステップ１０３では、現在のエアクリーナ１１の大気開口部の断面積に基づき、エアクリーナ１１の圧力損失を算出するのに必要な関数マップ（ｆ又はｆ’）が選択される。
【００４１】
次いで、ステップ１０４において、現在のエアクリーナ１１の大気開口部の断面積に基づき定常下流側吸気圧のマップ（Ｐｍｔａ又はＰｍｔａ’）が選択される。次いで、ステップ１０５では、ステップ１０３において選択されたマップにから現在の機関回転数Ｎｅ及び現在のスロットル弁開度ＴＡに基づき決定される関数値を使用して、式(4)により今回の上流側吸気圧Ｐａｃ_(i)が算出される。
【００４２】
次いで、ステップ１０６では、式(9)を使用して下流側吸気圧（吸気管圧力）Ｐｍ_(i)が算出される。式(9)において、前回の吸気管圧力Ｐｍ_(i-1)（初期値は大気圧Ｐａ）と、前回のスロットル弁通過空気量ｍｔ_(i-1)と、前回のスロットル弁より上流側の吸気温度Ｔａ_(i-1)と、前回の吸入空気量ｍｃ_(i-1)と、前回の吸気管内の吸気温度Ｔｍ_(i-1)（初期値は上流側の吸気温度）とを使用して、今回の吸気管圧力Ｐｍ_(i)を算出する。スロットル弁通過空気量ｍｔ_(i-1)の初期値は、他の初期値を使用して式(1)又は(13)により算出され、吸入空気量ｍｃ_(i-1)の初期値は、他の初期値を使用して式(5)により算出される。
【００４３】
次いで、ステップ１０７において、今回の下流側吸気圧Ｐｍ_(i)が今回のガード値Ｐｍｍａｘ_(i)より大きくなっているか否かが判断され、この判断が否定される時にはそのままステップ１０９へ進むが、肯定される時にはステップ１０８において、今回の下流側吸気圧Ｐｍ_(i)を今回のガード値Ｐｍｍａｘ_(i)へ置換した後にステップ１０９へ進む。
【００４４】
下流側吸気圧の今回のガード値Ｐｍｍａｘ_(i)は、ステップ１０６において算出された今回の下流側吸気圧Ｐｍ_(i)が非現実的な値となった時に置換するためのものであり、次式(14)により算出される。
Ｐｍｍａｘ_(i)＝Ｐｍｔａｍａｘ＊Ｐａｃ_(i)／Ｐａ０ ・・・(14)
ここで、Ｐｍｔａｍａｘは、ステップ１０４において選択した定常下流側吸気圧のマップにおいて、現在の機関回転数と最大スロットル弁開度（スロットル弁全開時）とに基づき決定される値である。Ｐａｃ_(i)はステップ１０５において算出された今回の上流側吸気圧であり、その初期値は大気圧とされる。また、Ｐａ０は定常下流側吸気圧を設定する際に使用した上流側吸気圧の基準値である。
【００４５】
次いで、ステップ１０９において、式(8)を使用して今回の吸気管内の吸気温度Ｔｍ_(i)が算出される。次いで、ステップ１１０において、式(13)を使用して、今回のスロットル弁通過空気量ｍｔ_(i)が算出される。式(13)において、定常下流側吸気圧Ｐｍｔａは、ステップ１０４において選択されたマップから現在の機関回転数Ｎｅ及び現在のスロットル弁開度ＴＡに基づき決定された値である。現在のスロットル弁開度ＴＡ_(i)は、現在のアクセルペダルの踏み込み量に対してスロットル弁の駆動装置（ステップモータ）の応答遅れ等が考慮されて推定される。
【００４６】
次いで、ステップ１１１では、今回の下流側吸気圧Ｐｍ_(i)及び今回の下流側吸気温度Ｔｍ_(i)に基づき式(5)を使用して今回の吸入空気量ｍｃ_(i)を算出する。次いで、フローチャートには示していないが、今回の下流側吸気圧Ｐｍ_(i)、今回の下流側吸気温度Ｔｍ_(i)、今回のスロットル弁通過空気量ｍｔ_(i)、今回の吸入空気量ｍｃ_(i)、及び、今回の上流側吸気温度Ｔａ_(i)は、それぞれ前回値として記憶され、次回のフローチャートの実施に備えられる。
【００４７】
本実施形態において、制御を簡素化するために、定常下流側吸気圧は、機関回転数毎に設定するようにしたが、厳密には、可変バルブタイミング機構が設けられている場合には、この制御値によっても定常下流側吸気圧は変化する。それにより、可変バルブタイミング機構のような定常下流側吸気圧に影響する機構が設けられている場合には、機関回転数毎に加えて、その制御値毎に定常下流側吸気圧をマップ化するようにしても良い。
【００４８】
ところで、燃焼空燃比を正確に制御するためには、燃料噴射を開始する以前に気筒内への正確な吸入空気量を推定して、燃料噴射量を決定しなければならない。しかしながら、正確な吸入空気量を推定するためには、厳密には、吸気弁閉弁時における吸入空気流量を算出しなければならない。すなわち、燃料噴射量を決定する時において、現在の吸入空気量ｍｃ_(i)ではなく、吸気弁閉弁時における吸入空気量ｍｃ_(i+n)を算出しなければならない。これは、図１に示すような吸気枝管３に燃料を噴射する内燃機関だけでなく、吸気行程において筒内へ直接燃料を噴射する内燃機関においても同様である。
【００４９】
そのためには、現在において、現在のスロットル弁開度ＴＡ_(i)だけでなく、吸気弁閉弁時までの時間Δｔ毎のスロットル弁開度ＴＡ_(i+1)，ＴＡ_(i+2)，・・・ＴＡ_(i+n)に基づき、式(13)において定常下流側吸気圧Ｐｍｔａを変化させ、各時間のスロットル弁通過空気量ｍｔを算出することが必要となる。
【００５０】
各時間のスロットル弁開度ＴＡは、現在の時間に対するアクセルペダルの踏み込み変化量に基づき、この踏み込み変化量が吸気弁閉弁時まで持続するとして、各時間のアクセルペダルの踏み込み量を推定し、それぞれの推定踏み込み量に対して、スロットル弁アクチュエータの応答遅れを考慮して決定することが考えられる。この方法は、スロットル弁がアクセルペダルと機械的に連結されている場合にも適用することができる。
【００５１】
しかしながら、こうして推定される吸気弁閉弁時におけるスロットル弁開度ＴＡ_(i+n)は、あくまでも予測であり、実際と一致している保証はない。吸気弁閉弁時におけるスロットル弁開度ＴＡ_(i+n)を実際と一致させるために、スロットル弁を遅れ制御するようにしても良い。アクセルペダルの踏み込み量が変化した時に、アクチュエータの応答遅れによって、スロットル弁開度は遅れて変化するが、この遅れ制御は、このスロットル弁の応答遅れを意図的に増大させるものである。
【００５２】
例えば、機関過渡時において、燃料噴射量を決定する時における現在のアクセルペダルの踏み込み量に対応するスロットル弁開度が、吸気弁閉弁時に実現されるように、実際の応答遅れ（無駄時間）を考慮してスロットル弁のアクチュエータを制御すれば、現在から吸気弁閉弁時までの時間毎のスロットル弁開度ＴＡ_(i)，ＴＡ_(i+1)，・・・ＴＡ_(i+n)を正確に把握することができる。さらに具体的に言えば、アクセルペダルの踏み込み量が変化する時には、直ぐにアクチュエータへ作動信号を発するのではなく、燃料噴射量を決定する時から吸気弁閉弁時までの時間から無駄時間を差し引いた時間だけ経過した時にアクチュエータへの作動信号を発するようにするのである。もちろん、現在のアクセルペダルの踏み込み量に対応するスロットル弁開度を、吸気弁閉弁時以降に実現するようにスロットル弁の遅れ制御を実施しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置によれば、エアフローメータの出力を吸気脈動及び吸気偏流の少なくとも一方の影響に基づき補正するための補正係数が、現在のエアクリーナにおける大気開口部の断面積に適合させて変更されるために、エアフローメータの出力の信頼性低下を抑制することができ、エアフローメータの出力に基づき推定される吸入空気量が不正確となることを防止することができる。
【００５４】
また、請求項５に記載の内燃機関の制御装置によれば、エアフローメータの出力に基づきエアクリーナの圧力損失又はスロットル弁より上流側の上流側吸気圧が算出され、算出された圧力損失又は上流側吸気圧は、現在のエアクリーナにおける大気開口部の断面積に応じて正確な値となるように補正されるために、圧力損失又は上流側吸気圧に基づき算出される吸入空気量が不正確となることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御装置が取り付けられる内燃機関の概略図である。
【図２】脈動補正係数のマップである。
【図３】スロットル弁開度ＴＡと流量係数μとの関係を示すマップである。
【図４】スロットル弁開度ＴＡとスロットル弁の開口面積Ａとの関係を示すマップである。
【図５】下流側吸気圧Ｐｍと上流側吸気圧Ｐａｃとの比と、関数Φとの関係を示すマップである。
【図６】エアクリーナの圧力損失を算出するための関数のマップである。
【図７】定常下流側吸気圧のマップである。
【図８】吸入空気量を算出するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
２…サージタンク
３…吸気枝管
４…吸気通路
６…スロットル弁
７…エアフローメータ
１１…エアクリーナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
The air cleaner disposed in the engine intake system preferably reduces the intake resistance by increasing the cross-sectional area of the atmospheric opening. However, since the intake noise leaks to the outside through the atmospheric opening, if the cross-sectional area of the atmospheric opening is increased, the intake noise leaks to the outside without being reduced so much. This intake noise is particularly problematic when the vehicle is running at low speed where exhaust noise, engine noise, or road noise is low.
[0003]
In order to solve this problem, it has been proposed to reduce the intake noise leaking outside by reducing the area of the air opening when the vehicle is traveling at low speed by making the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner variable. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-93785 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-93785
[Problems to be solved by the invention]
An air flow meter is generally disposed downstream of the air cleaner of the engine intake system and is used for estimating the intake air amount. However, as described above, if the cross-sectional area of the atmospheric opening of the air cleaner is changed, the reliability of the output of the air flow meter is lowered as it is, and the estimation of the intake air amount becomes inaccurate.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is that the intake air amount estimated based on the output of the air flow meter arranged on the downstream side of the air cleaner becomes inaccurate when the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner is variable. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that prevents it.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine comprising: an air cleaner having a variable cross-sectional area of an atmospheric opening; and an air flow meter disposed on the downstream side of the air cleaner. there are, the have a correction coefficient for correcting for on the basis of the output of the intake air pulsation effect of the air flow meter, changing the correction coefficient is adapted to the cross-sectional area of the air opening in the current of the air cleaner Features.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the air cleaner is based on the output of the air flow meter corrected using the correction coefficient. The pressure loss is calculated.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the throttle valve is based on the output of the air flow meter corrected using the correction coefficient. A steady downstream intake pressure downstream of the throttle valve when fully open is calculated.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine according to the third aspect, further comprising the control device for the internal combustion engine according to the third aspect, further based on an output of the air flow meter corrected using the correction coefficient. A steady downstream intake pressure downstream of the throttle valve for each throttle valve opening is calculated.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine comprising: an air cleaner having a variable cross-sectional area of an atmospheric opening; and an air flow meter disposed on the downstream side of the air cleaner; A control device for an internal combustion engine that calculates the pressure loss of the air cleaner or the upstream intake pressure upstream of the throttle valve based on the output of the air cleaner, wherein the calculated pressure loss or upstream intake pressure is the current in the air cleaner. It is corrected according to the cross-sectional area of the atmospheric opening.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine comprising: an air cleaner having a variable cross-sectional area of an atmospheric opening; and an air flow meter disposed downstream of the air cleaner. A device having a correction coefficient for correcting the output of the air flow meter based on the influence of intake air drift, and changing the correction coefficient in accordance with a cross-sectional area of the atmospheric opening in the current air cleaner. It is characterized by.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal combustion engine to which a control device according to the present invention is attached. In the figure, 1 is an engine body, and 2 is a surge tank common to each cylinder. An intake branch pipe 3 communicates the surge tank 2 with each cylinder, and 4 is an intake passage upstream of the surge tank 2. A fuel injection valve 5 is disposed in each intake branch pipe 3, and a throttle valve 6 is disposed immediately upstream of the surge tank 2 in the intake passage 4. The throttle valve 6 may be interlocked with an accelerator pedal, but here, the opening degree can be freely set by a driving device such as a step motor. 7 is an air flow meter disposed upstream of the throttle valve 6 in the intake passage 4. An air cleaner 11 is disposed at the most upstream portion of the intake passage 4. In the present embodiment, in particular, the air flow meter 7 is located immediately downstream of the air cleaner 11. In the engine body 1, 8 is an intake valve, 9 is an exhaust valve, and 10 is a piston.
[0013]
The air cleaner 11 in the present embodiment has a first atmospheric opening 11a and a second atmospheric opening 11b, and a closing valve 11c is disposed in the second atmospheric opening 11b. If the closing valve 11c is opened, the intake air is taken into the air cleaner 11 from both the first atmospheric opening 11a and the second atmospheric opening 11b, and the cross-sectional area of the entire atmospheric opening of the air cleaner 11 can be increased. Thereby, the intake resistance of the air cleaner 11 is reduced.
[0014]
However, since the intake noise leaks to the outside through the air opening of the air cleaner 11, this intake noise becomes annoying especially when the vehicle is running at a low speed where the exhaust noise is reduced. In this embodiment, the closing valve 11c is closed during low-speed traveling of the vehicle, and intake air is taken in only from the first atmospheric opening 11a. Thereby, the cross-sectional area of the entire atmospheric opening of the air cleaner 11 is reduced, and intake noise leaking to the outside can be reduced. At this time, the intake resistance of the air cleaner 11 increases. However, when the vehicle is traveling at a low speed, a large amount of intake air is generally not required, which is not a problem.
[0015]
Incidentally, an intake pulsation according to the throttle valve opening occurs in the intake passage 4, and this intake pulsation may affect the output of the air flow meter 7. When the throttle valve opening is small, the intake pulsation is very small, and this does not affect the output of the air flow meter 7. However, as the throttle valve opening increases, the intake pulsation gradually increases, and initially, the output of the air flow meter 7 is lowered from the actual level. Further, when the throttle valve opening increases and intake pulsation increases, intake backflow occurs. Since the air flow meter 7 also measures the flow rate of the backflowing intake air, the output of the air flow meter 7 increases from the actual value.
[0016]
In consideration of the influence of such intake pulsation, generally, the output of the air flow meter 7 is corrected using a pulsation correction coefficient K1 mapped as shown by a solid line in FIG. However, when the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is changed to be small as in this embodiment, the intake pulsation tends to increase particularly in a region where the throttle valve opening is relatively large, and the same pulsation correction coefficient K1. Even if the output of the air flow meter 7 is corrected by using, the output reliability cannot be improved. Thereby, in this embodiment, at this time, the output of the air flow meter 7 is corrected by using the pulsation correction coefficient K1 ′ mapped according to the current cross-sectional area of the atmospheric opening as shown by the dotted line in FIG. Like to do.
[0017]
The air flow meter 7 detects the intake air flow rate at the position where the detection unit exists, but in general, the intake air does not uniformly pass through the intake passage section, and the output of the air flow meter 7 is output. In order to obtain an actual intake air flow rate, it is necessary to set a drift correction coefficient K2 and to correct it. By changing the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11, the way of drifting of the intake air passing through the cross-section of the intake passage is changed. Therefore, when the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is changed small, Even if the output of the air flow meter 7 is corrected using the correction coefficient K2, the reliability of the output cannot be improved. Accordingly, in the present embodiment, the drift correction coefficient K2 ′ is set according to each cross-sectional area shape of the atmospheric opening of the air cleaner 11 and set, and the drift correction coefficient K2 adapted to the current cross-sectional area of the atmospheric opening is set. Alternatively, the output of the air flow meter 7 is corrected using K2 ′.
[0018]
Thus, when the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is changed, the output of the air flow meter 7 is corrected by using the pulsation correction coefficient and the drift correction coefficient that are adapted to the cross-sectional area. Therefore, when the engine is stationary, it is possible to grasp the accurate intake air amount that has flowed into the cylinder from this output.
[0019]
In order to set the combustion air-fuel ratio in the internal combustion engine 1 to a desired air-fuel ratio such as a theoretical air-fuel ratio, for example, the intake air amount must be accurately grasped not only when the engine is steady but also when the engine is in transition. Since the air flow meter 7 has a response delay, even if the current output is corrected by the pulsation correction coefficient and the drift correction coefficient during engine transition, it cannot be directly used as the intake air amount. Thus, in the present embodiment, the intake air amount is estimated by modeling the engine intake system as follows.
[0020]
First, by modeling the throttle valve 6, using the energy conservation law, the momentum conservation law, and the state equation when intake air passes through the throttle valve 6, the current throttle valve passage air amount mt _(i) (G / sec) is expressed by the following equation (1). Including the following formula, the subscript (i) of the variable such as the throttle valve passing air amount indicates the current time (current), and (i-1) indicates the previous time.
[Expression 1]

[0021]
Here, μ _(i) is a flow coefficient, and A _(i) is an opening area (m ² ) of the throttle valve 6. Of course, when an idle speed control valve (ISC valve) is provided in the engine intake system, the opening area of the ISC valve is added to A _(i) . Each of the flow coefficient and the opening area of the throttle valve is a function of the throttle valve opening TA _(i) (degree), and FIGS. 2 and 3 show maps for the respective throttle valve openings TA. Yes. Thereby, the product of the flow coefficient and the opening area can be a function of the throttle valve opening TA. R is a gas constant, Ta is the intake air temperature (K) upstream of the throttle valve, Pac _(i) is the upstream intake pressure (kPa) upstream of the throttle valve, and Pm _(i) is the throttle valve This is the downstream intake pipe pressure, that is, the downstream intake pressure (kPa). The function Φ will be described later.
[0022]
The current intake air temperature Ta _(i) on the upstream side of the throttle valve is preferably detected by a temperature sensor (not shown) arranged upstream of the throttle valve 6 in the intake passage 4. The intake air temperature can be considered to be substantially equal to the outside air temperature regardless of the pressure loss of the air cleaner 11, and the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor may be used as the intake air temperature.
[0023]
On the other hand, since the upstream intake pressure changes every moment, the current upstream intake pressure Pac _(i) may be detected by a pressure sensor (not shown) every time the throttle valve passing air amount mt is calculated.
[0024]
The function Φ (Pm _(i) / Pac _(i) ) is expressed by the following equation (2) using the specific heat ratio κ, and FIG. 4 shows a map for Pm / Pac.
[Expression 2]

[0025]
By the way, in the equation (1), the upstream side intake pressure Pac _(i) can be calculated without using a pressure sensor. The difference between the atmospheric pressure Pa and the upstream side intake pressure Pac, that is, the pressure loss of the air cleaner 11 can be expressed by the following equation (3) by Bernoulli's theorem.
[Equation 3]

[0026]
Here, ρ is the atmospheric density, v is the flow velocity of air passing through the air cleaner 11, Ga is the flow rate of air passing through the air cleaner 11, and k is a proportional coefficient between v and Ga. If the standard atmospheric density ρ0 and the pressure correction coefficient ekpa and the temperature correction coefficient ektha for converting the standard atmospheric density ρ0 to the current atmospheric density ρ are used, equation (3) is replaced by equation (3) ′ be able to. Furthermore, Expression (3) ′ can be replaced with Expression (3) ″ by using a function f (Ga) having only the flow rate Ga as a variable.
[0027]
Equation (3) '' can be transformed into Equation (4) representing the current upstream intake pressure Pac _(i) . In the equation (4), the current flow rate Ga _(i) can be detected by the air flow meter 7. The pressure correction coefficient ekpa can be set according to the detected current atmospheric pressure, and the temperature correction coefficient ektha can be set according to the detected current atmospheric temperature. Here, as described above, the output of the air flow meter 7 used as the current flow rate Ga _(i) is corrected by the flow correction coefficient K1 or K1 ′ and the drift correction coefficient K2 or K2 ′, thereby obtaining a confidence product. Therefore, it is possible to calculate the accurate upstream intake pressure Pac _(i) .
[0028]
In the expression (3) ′, the output of the air flow meter 7 used as the current flow rate is not corrected at all, or is always one flow correction coefficient K1 or K1 ′ and one drift correction coefficient K2 or K2 ′. The proportional coefficient k may be changed according to the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11 so that the accurate pressure loss is calculated. Further, in the expression (3) '', the output of the air flow meter 7 used as the current flow rate is not corrected at all, or is always one flow correction coefficient K1 or K1 'and one drift correction coefficient K2. Alternatively, the function f may be changed in accordance with the cross-sectional area of the atmospheric opening of the air cleaner 11 so that the correction is performed by K2 ′ and an accurate pressure loss is calculated. Thus, in order to calculate an accurate intake air amount, the pressure loss of the air cleaner 11 based on the output of the air flow meter may be corrected according to the cross-sectional area of the atmospheric opening of the air flow meter 11.
[0029]
Similarly, in the expression (4), the output of the air flow meter 7 used as the current flow rate is not corrected at all, or is always one flow correction coefficient K1 or K1 ′ and one drift correction coefficient. The function f may be changed in accordance with the cross-sectional area of the atmospheric opening of the air cleaner 11 so that the correction is performed by K2 or K2 ′ and the accurate upstream intake pressure is calculated. Thus, in order to calculate the correct intake air amount, the upstream intake pressure Pac _(i) based on the output of the air flow meter may be corrected according to the cross-sectional area of the atmospheric opening of the air flow meter 11. good.
[0030]
Further, the output of the air flow meter 7 can be measured in advance on the basis of the throttle valve opening TA and the engine rotational speed Ne in a test machine or the like, and the function f forming a part of the pressure loss of the air cleaner 11 can be mapped beforehand. . In this case, the output of the air flow meter 7 measured based on the throttle valve opening degree TA and the engine speed Ne is measured when the sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is increased and decreased, respectively. Is corrected by the flow correction coefficient K1 or K1 ′ and the drift correction coefficient K2 or K2 ′ suitable for the calculation of the function f. Thus, as shown in FIG. 6, a map (A) of the function f when the sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is increased, and a function f ′ (when the sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is decreased) ( A map (B) with a dash added to distinguish from the function f when the cross-sectional area is increased is set.
[0031]
Next, the intake valve is modeled. The intake air amount mc _(i) (g / sec) supplied into the cylinder changes substantially linearly based on the downstream side intake pressure, that is, the intake pipe pressure Pm _(i). It can be expressed by the linear function shown in 5).
[Expression 4]

[0032]
Here, Tm _(i) is the intake air temperature (K) downstream of the throttle valve, and a and b are parameters for specifying a linear function. b is a value corresponding to the amount of residual burned gas in the cylinder, and when there is a valve overlap, burned gas flows backward to the intake pipe, so the value of b increases to a degree that cannot be ignored. In addition, when there is a valve overlap, when the intake pipe pressure Pm is equal to or higher than a predetermined pressure, the higher the intake pipe pressure, the more significantly the backflow of burned gas decreases. , A is increased and b is decreased.
[0033]
As described above, the linear function used to calculate the intake air amount mc is different for each internal combustion engine and also changes depending on the engine operating state. Accordingly, it is preferable to map the parameters a and b for each internal combustion engine and each engine operating state.
[0034]
Next, the intake pipe is modeled. Using the intake mass conservation law, the energy conservation law, and the equation of state existing in the intake pipe, the rate of time change in the ratio between the intake pipe pressure Pm and the intake air temperature Tm downstream of the throttle valve is expressed by the following equation (6) The time change rate of the intake pipe pressure Pm is expressed by the following equation (7). Here, V is the volume (m ³ ) of the intake pipe, that is, the volume downstream of the throttle valve in the engine intake system. Specifically, a part of the intake passage 4, the surge tank 2, the intake branch pipe 3, Is the total volume.
[Equation 5]

[0035]
Equations (6) and (7) are discretized to obtain the following equations (8) and (9), respectively, and if the current intake pipe pressure Pm _(i) is obtained by equation (9), The intake air temperature Tm _(i) in this intake pipe can be obtained by 8). In the equations (8) and (9), the discrete time Δt is the execution interval in the flowchart (FIG. 8) for calculating the intake air amount mc _(i) , and is 8 ms, for example.
[Formula 6]

[0036]
By the way, in the equation (1), when the engine steady state in which the current throttle valve opening is maintained for a while is considered, the following equation (10) is established. Here, mtta and Pmta are the throttle valve passing air amount and the downstream intake pressure when the engine is stationary. Since the amount of air passing through the throttle valve is equal to the amount of intake air mc when the engine is in a steady state, using equation (5), the amount of air passing through the throttle valve mtta is based on the parameters a and b in the current engine operating state. It can be expressed as equation (11).
[Expression 7]

[0037]
By transforming equation (11), the following equation (12) can be obtained, and by using this equation (12), equation (1) can be transformed into the following equation (13). In the equation (1), it is particularly difficult to accurately adapt the flow coefficient μ, but the steady downstream side suction for each throttle valve opening TA for each engine operating state (for example, every engine speed). If the atmospheric pressure Pmta is set and set, the throttle valve passing air amount mt _(i) can be calculated without using a flow coefficient according to the equation (13).
[Equation 8]

[0038]
By the way, the steady downstream side intake pressure Pmta for each engine operating state with respect to each throttle valve opening TA achieves steady operation for each throttle valve opening TA with respect to each throttle valve opening TA. It is preferable that the output of the air flow meter 7 is calculated as a throttle valve passing air amount mt using equation (1). Even in this case, the output of the air flow meter 7 is corrected by the flow correction coefficient and the drift correction coefficient suitable for each when the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is increased or decreased. .
[0039]
Accordingly, as shown in FIG. 7, the map (A) of the steady downstream side intake pressure Pmta when the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11 is increased and the cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11 are reduced. A map (B) of the steady downstream intake pressure Pmta ′ at the time (a dash is added to distinguish the steady downstream intake pressure Pmta when the cross-sectional area is increased) is set. By the way, each steady downstream side intake pressure set in these maps is a value when the intake temperature on the upstream side of the throttle valve is a standard value T0 and the upstream side intake pressure is a standard value Pa0.
[0040]
Next, the flowchart shown in FIG. 8 for calculating the intake air amount mc will be described. This flowchart is executed simultaneously with the completion of engine start. First, in step 101, a pulsation correction coefficient map (K1 or K1 ′) for correcting the output of the air flow meter 7 is selected based on the current cross-sectional area of the air cleaner 11. Next, in step 102, a drift correction coefficient map (K2 or K2 ′) for correcting the output of the air flow meter 7 is selected based on the current cross-sectional area of the air cleaner 11. Next, in step 103, a function map (f or f ′) necessary for calculating the pressure loss of the air cleaner 11 is selected based on the current cross-sectional area of the air cleaner 11.
[0041]
Next, at step 104, a map (Pmta or Pmta ′) of the steady downstream side intake pressure is selected based on the current cross-sectional area of the air opening of the air cleaner 11. Next, at step 105, using the function value determined based on the current engine speed Ne and the current throttle valve opening degree TA from the map selected at step 103, the upstream side of this time is expressed by equation (4). The intake pressure Pac _(i) is calculated.
[0042]
Next, at step 106, the downstream side intake pressure (intake pipe pressure) Pm _(i) is calculated using equation (9). In equation (9), the previous intake pipe pressure Pm _(i-1) (initial value is atmospheric pressure Pa), the previous throttle valve passage air amount mt _(i-1), and the upstream side of the previous throttle valve. The intake air temperature Ta _(i-1) , the previous intake air amount mc _(i-1), and the previous intake air temperature Tm _{(i-1) in} the intake pipe (the initial value is the intake air temperature on the upstream side) are used. Thus, the current intake pipe pressure Pm _(i) is calculated. The initial value of the throttle valve passing air amount mt _(i-1) is calculated by the equation (1) or (13) using other initial values, and the initial value of the intake air amount mc _(i-1) is Calculated by equation (5) using other initial values.
[0043]
Next, at step 107, it is determined whether or not the current downstream intake pressure Pm _(i) is greater than the current guard value Pmmax _(i) , and if this determination is negative, the routine proceeds directly to step 109. When the determination is affirmative, in step 108, the current downstream intake pressure Pm _(i) is replaced with the current guard value Pmmax _(i) , and then the process proceeds to step 109.
[0044]
The current guard value Pmmax _(i) of the downstream intake pressure is for replacement when the current downstream intake pressure Pm _(i) calculated in step 106 becomes an unrealistic value. Calculated by equation (14).
Pmmax _(i) = Pmtamax * Pac _(i) / Pa0 (14)
Here, Pmtamax is a value determined on the basis of the current engine speed and the maximum throttle valve opening (when the throttle valve is fully open) in the steady downstream side intake pressure map selected in step 104. Pac _(i) is the current upstream intake pressure calculated in step 105, and its initial value is atmospheric pressure. Pa0 is a reference value of the upstream intake pressure used when setting the steady downstream intake pressure.
[0045]
Next, at step 109, the current intake air temperature Tm _{(i) in} the intake pipe is calculated using equation (8). Next, at step 110, the current throttle valve passing air amount mt _(i) is calculated using equation (13). In the equation (13), the steady downstream side intake pressure Pmta is a value determined based on the current engine speed Ne and the current throttle valve opening TA from the map selected in step 104. The current throttle valve opening TA _(i) is estimated by taking into account the response delay of the throttle valve drive device (step motor) with respect to the current depression amount of the accelerator pedal.
[0046]
Next, at step 111, the current intake air amount mc _(i) is calculated using equation (5) based on the current downstream intake pressure Pm _(i) and the current downstream intake temperature Tm _(i) . Next, although not shown in the flowchart, the current downstream intake pressure Pm _(i) , the current downstream intake temperature Tm _(i) , the current throttle valve passage air amount mt _(i) , the current intake air amount mc _(i) and the current upstream intake air temperature Ta _(i) are stored as previous values, respectively, and are prepared for the next execution of the flowchart.
[0047]
In the present embodiment, in order to simplify the control, the steady downstream intake pressure is set for each engine speed. Strictly speaking, when a variable valve timing mechanism is provided, The steady downstream intake pressure also changes depending on the control value. Accordingly, when a mechanism that affects the steady downstream intake pressure such as the variable valve timing mechanism is provided, the steady downstream intake pressure is mapped for each control value in addition to each engine speed. You may do it.
[0048]
By the way, in order to accurately control the combustion air-fuel ratio, it is necessary to estimate the correct intake air amount into the cylinder and determine the fuel injection amount before starting the fuel injection. However, in order to estimate the accurate intake air amount, strictly speaking, the intake air flow rate when the intake valve is closed must be calculated. That is, when determining the fuel injection amount, the intake air amount mc _{(i + n)} when the intake valve is closed must be calculated instead of the current intake air amount mc _(i) . This applies not only to the internal combustion engine that injects fuel into the intake branch pipe 3 as shown in FIG. 1 but also to the internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder during the intake stroke.
[0049]
To this end, not only the current throttle valve opening TA _(i) but also the throttle valve openings TA _{(i + 1)} , TA _{(i + 2)} , TA for every time Δt until the intake valve closes, ... Based on TA _{(i + n)} , it is necessary to change the steady downstream intake pressure Pmta in equation (13) and calculate the throttle valve passing air amount mt at each time.
[0050]
The throttle valve opening TA for each time is based on the amount of change in the depression of the accelerator pedal with respect to the current time, assuming that the amount of change in the depression lasts until the intake valve closes, and the amount of depression of the accelerator pedal for each time is estimated, For each estimated depression amount, it may be determined in consideration of the response delay of the throttle valve actuator. This method can also be applied when the throttle valve is mechanically connected to the accelerator pedal.
[0051]
However, the throttle valve opening degree TA _{(i + n)} when the intake valve is estimated as described above is only a prediction, and there is no guarantee that it coincides with the actual situation. In order to make the throttle valve opening degree TA _{(i + n)} when the intake valve is closed match the actual throttle valve opening TA _{(i + n)} , the throttle valve may be delayed. When the amount of depression of the accelerator pedal changes, the throttle valve opening varies with delay due to the response delay of the actuator. This delay control intentionally increases the response delay of the throttle valve.
[0052]
For example, during engine transition, the actual response delay (dead time) so that the throttle valve opening corresponding to the current depression amount of the accelerator pedal when determining the fuel injection amount is realized when the intake valve is closed. If the throttle valve actuator is controlled in consideration of the above, the throttle valve opening TA _(i) , TA _{(i + 1)} ,... TA _{(i + n) for} each time from the present to the intake valve closing time Can be grasped accurately. More specifically, when the amount of depression of the accelerator pedal changes, an operation signal is not immediately sent to the actuator, but the dead time is subtracted from the time from when the fuel injection amount is determined to when the intake valve is closed. An operation signal to the actuator is issued when the time has elapsed. Of course, the throttle valve delay control may be performed so that the throttle valve opening corresponding to the current depression amount of the accelerator pedal is realized after the intake valve is closed.
[0053]
【The invention's effect】
According to the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, the correction coefficient for correcting the output of the air flow meter based on the influence of at least one of intake pulsation and intake air drift is the cross-sectional area of the atmospheric opening in the current air cleaner. Therefore, a decrease in the reliability of the output of the air flow meter can be suppressed, and the intake air amount estimated based on the output of the air flow meter can be prevented from becoming inaccurate.
[0054]
According to the control device for an internal combustion engine according to claim 5, the pressure loss of the air cleaner or the upstream intake pressure upstream from the throttle valve is calculated based on the output of the air flow meter, and the calculated pressure loss or upstream side is calculated. The intake air pressure is corrected so as to be an accurate value according to the cross-sectional area of the atmospheric opening in the current air cleaner, so the intake air amount calculated based on the pressure loss or the upstream intake pressure becomes inaccurate. This can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine to which a control device according to the present invention is attached.
FIG. 2 is a map of pulsation correction coefficients.
FIG. 3 is a map showing a relationship between a throttle valve opening degree TA and a flow coefficient μ.
FIG. 4 is a map showing a relationship between a throttle valve opening degree TA and an opening area A of the throttle valve.
FIG. 5 is a map showing a relationship between a ratio between a downstream intake pressure Pm and an upstream intake pressure Pac and a function Φ.
FIG. 6 is a map of a function for calculating a pressure loss of an air cleaner.
FIG. 7 is a map of steady downstream side intake pressure.
FIG. 8 is a flowchart for calculating an intake air amount.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine body 2 ... Surge tank 3 ... Intake branch pipe 4 ... Intake passage 6 ... Throttle valve 7 ... Air flow meter 11 ... Air cleaner

Claims (6)

大気開口部の断面積を可変とするエアクリーナと、前記エアクリーナの下流側に配置されたエアフローメータとを具備する内燃機関の制御装置であって、前記エアフローメータの出力を吸気脈動の影響に基づき補正するための補正係数を有し、現在の前記エアクリーナにおける前記大気開口部の断面積に適合させて前記補正係数を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置。A control apparatus for an internal combustion engine provided with an air cleaner that the cross-sectional area of the air opening is variable, and an air flow meter disposed downstream of the air cleaner, based an output of the air flow meter to the effects of the intake pulsation A control apparatus for an internal combustion engine having a correction coefficient for correcting, and changing the correction coefficient in accordance with a cross-sectional area of the atmospheric opening in the current air cleaner. 前記補正係数を使用して補正された前記エアフローメータの出力に基づき前記エアクリーナの圧力損失を算出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。  2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a pressure loss of the air cleaner is calculated based on an output of the air flow meter corrected using the correction coefficient. 前記補正係数を使用して補正された前記エアフローメータの出力に基づきスロットル弁全開時のスロットル弁より下流側の定常下流側吸気圧を算出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。2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a steady downstream intake pressure downstream of the throttle valve when the throttle valve is fully open is calculated based on the output of the air flow meter corrected using the correction coefficient. Control device. さらに、前記補正係数を使用して補正された前記エアフローメータの出力に基づき各スロットル弁開度に対するスロットル弁より下流側の定常下流側吸気圧を算出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。4. The steady downstream intake pressure downstream of the throttle valve for each throttle valve opening is calculated based on the output of the air flow meter corrected using the correction coefficient. Control device for internal combustion engine. 大気開口部の断面積を可変とするエアクリーナと、前記エアクリーナの下流側に配置されたエアフローメータとを具備し、前記エアフローメータの出力に基づき前記エアクリーナの圧力損失又はスロットル弁より上流側の上流側吸気圧を算出する内燃機関の制御装置であって、算出された前記圧力損失又は上流側吸気圧は現在の前記エアクリーナにおける前記大気開口部の断面積に応じて補正されることを特徴とする内燃機関の制御装置。  An air cleaner having a variable cross-sectional area of the air opening; and an air flow meter disposed downstream of the air cleaner, and the upstream side upstream of the pressure loss of the air cleaner or the throttle valve based on the output of the air flow meter An internal combustion engine control apparatus for calculating an intake pressure, wherein the calculated pressure loss or upstream intake pressure is corrected according to a current cross-sectional area of the air opening in the air cleaner. Engine control device. 大気開口部の断面積を可変とするエアクリーナと、前記エアクリーナの下流側に配置されたエアフローメータとを具備する内燃機関の制御装置であって、前記エアフローメータの出力を吸気偏流の影響に基づき補正するための補正係数を有し、現在の前記エアクリーナにおける前記大気開口部の断面積に適合させて前記補正係数を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An internal combustion engine control device comprising an air cleaner having a variable cross-sectional area of an air opening and an air flow meter disposed downstream of the air cleaner, wherein the output of the air flow meter is corrected based on the influence of intake air drift An internal combustion engine control apparatus comprising: a correction coefficient for adjusting the correction coefficient so as to be adapted to a cross-sectional area of the atmospheric opening in the current air cleaner .

Images