JP6448830B1

JP6448830B1 - Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine

Info

Publication number: JP6448830B1
Application number: JP2018024870A
Authority: JP
Inventors: 道久横野; 葉狩　秀樹; 秀樹葉狩; 牧野　倫和; 倫和牧野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JP2019138276A

Abstract

【課題】Ｓ／Ｄ方式において環境外乱若しくはＥＧＲの還流状態の影響を受けることなく精度よく吸入空気量を算出る制御装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】所定の酸素濃度を備えた乾燥空気状態の気体として内燃機関のシリンダに吸入される空気量の前記シリンダ容積に対する比率であるベース体積効率を予めマップに設定し、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記マップから所定の前記ベース体積効率を算出し、前記算出した前記ベース体積効率を、前記内燃機関のマニホールド内酸素濃度に基づいて補正し、前記補正した値を体積効率とし、当該体積効率に基づいて、前記シリンダに吸入される新規に前記シリンダに吸入される空気量を算出するようにした。【選択図】図２A control apparatus and a control method for accurately calculating an intake air amount without being affected by environmental disturbances or a recirculation state of EGR in an S / D method. A base volume efficiency, which is a ratio of the amount of air taken into a cylinder of an internal combustion engine as a gas in a dry air state having a predetermined oxygen concentration to the cylinder volume, is set in a map in advance, and the operation of the internal combustion engine is performed. Based on the state, the predetermined base volume efficiency is calculated from the map, the calculated base volume efficiency is corrected based on the oxygen concentration in the manifold of the internal combustion engine, and the corrected value is used as the volume efficiency, Based on the volumetric efficiency, the amount of air that is newly sucked into the cylinder is calculated. [Selection] Figure 2

Description

本願は、スピードデンシティ方式（ＳｐｅｅｄＤｅｎｓｉｔｙ方式：以下、Ｓ／Ｄ方式と称する）を用いて内燃機関を制御するようにした内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法に関するものである。 The present application relates to an internal combustion engine control apparatus and a control method for an internal combustion engine that control an internal combustion engine using a speed density method (hereinafter referred to as an S / D method).

一般に、内燃機関を好適に制御するためには、シリンダに吸入される空気量を高精度に算出し、シリンダ内に吸入された空気量に応じた燃料制御および点火時期制御を行うことが重要である。 In general, in order to control the internal combustion engine suitably, it is important to calculate the amount of air sucked into the cylinder with high accuracy and perform fuel control and ignition timing control according to the amount of air sucked into the cylinder. is there.

シリンダに吸入される吸入空気量を求めるためには、内燃機関の吸気系を構成する吸気路におけるスロットルの上流側に設けられたエアフローセンサ（ＡＦＳ：ＡｉｒＦｌｏｗＳｅｎｓｏｒ）を用いて吸入空気量を計測するＡＦＳ方式と、吸気路におけるスロットルの下流側に存在する吸気マニホールドの内部の圧力と内燃機関の回転速度とを用いて、吸入空気量を演算して推定するＳ／Ｄ方式と、の２種類の方式が一般に適用されている。 In order to determine the amount of intake air taken into the cylinder, the amount of intake air is measured using an air flow sensor (AFS: Air Flow Sensor) provided upstream of the throttle in the intake passage constituting the intake system of the internal combustion engine. Two types, an AFS system that performs the above and an S / D system that calculates and estimates the amount of intake air using the pressure inside the intake manifold existing on the downstream side of the throttle in the intake passage and the rotational speed of the internal combustion engine This method is generally applied.

近年では、低燃費化及び高出力化を目的として、吸気バルブの開閉タイミングを可変化する吸気ＶＶＴ（可変バルブタイミング：ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ）機構と、排気バルブの開閉タイミングを可変化する排気ＶＶＴ機構と、を採用することが一般化されている。 In recent years, an intake VVT (variable valve timing) mechanism that varies the opening / closing timing of an intake valve and an exhaust VVT mechanism that varies the opening / closing timing of an exhaust valve for the purpose of reducing fuel consumption and increasing output. , Has been generalized.

しかし、吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構を備えた内燃機関に於いては、吸気マニホールドからシリンダに吸入される空気量が吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構によるバルブタイミングにより大きく変化するので、吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構によるバルブタイミングの変化を考慮しないと、特にＳ／Ｄ方式においては、定常及び過渡の全運転領域でシリンダ吸入空気量の算出精度が大幅に低下してしまうことがある。 However, in an internal combustion engine equipped with an intake VVT mechanism and an exhaust VVT mechanism, the amount of air taken into the cylinder from the intake manifold greatly changes depending on the valve timings of the intake VVT mechanism and the exhaust VVT mechanism. If changes in the valve timing due to the exhaust VVT mechanism are not taken into account, especially in the S / D method, the calculation accuracy of the cylinder intake air amount may be greatly reduced in all steady and transient operating regions.

従来、内燃機関のシリンダへの吸入空気量をＳ／Ｄ方式により推定する方法として、バルブタイミング等の内燃機関パラメータは変化しないとするのが前提であるが、吸気マニホールド内の圧力と、吸気マニホールド内の気体の状態を基準とする体積効率（以下、単に、体積効率と称する）と、シリンダの体積及び温度と、から算出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as a method for estimating the intake air amount to the cylinder of the internal combustion engine by the S / D method, it is assumed that the internal combustion engine parameters such as valve timing do not change, but the pressure in the intake manifold and the intake manifold There is known a method of calculating from volumetric efficiency (hereinafter simply referred to as volumetric efficiency) based on the state of the gas inside and the volume and temperature of the cylinder (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１に記載の従来の方法に於いて、仮にＳ／Ｄ方式に吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構を適用した場合には、バルブタイミングがバルブタイミングの制御マップと一致した定常状態での体積効率マップ値に設定することが考えられる。 In the conventional method described in Patent Document 1, if the intake VVT mechanism and the exhaust VVT mechanism are applied to the S / D method, the volume efficiency in a steady state in which the valve timing matches the valve timing control map. It is possible to set it to a map value.

しかし、バルブタイミングの制御状態による算出精度の低下を抑制するためには、バルブタイミングの制御に応じて体積効率のマップを多数設定しておくことも考えられ、例えば、ＶＶＴ機構の作動範囲を６個の代表点で表し、各代表点の間を補間して使用する場合に、吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構が備えられた内燃機関であれば、［６×６（＝３６）］個の体積効率マップが必要となる。 However, in order to suppress a decrease in calculation accuracy due to the control state of the valve timing, it may be possible to set many volumetric efficiency maps according to the control of the valve timing. For example, the operating range of the VVT mechanism is set to 6 In the case of an internal combustion engine provided with an intake VVT mechanism and an exhaust VVT mechanism when interpolated between the representative points and used with each representative point, [6 × 6 (= 36)] volumes An efficiency map is required.

近年では、さらなる低燃費化及び高出力化を目的として、前述の吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構に加え、排気路から吸気路に排気ガスを還流する外部ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）方式の採用も一般化されている。吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構と、外部ＥＧＲとを備えた場合、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブの作動範囲に対しても吸気ＶＶＴ機構及び排気ＶＶＴ機構の場合と同様に６個の代表点で表すのであれば、体積効率マップは、［６×６×６（＝２１６）個］という膨大な量のマップが必要となるため、多くの記憶容量とそのマップの適合工数が必要になるという課題があった。 In recent years, an external EGR (Exhaust Gas Recirculation) system that recirculates exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage in addition to the intake VVT mechanism and exhaust VVT mechanism described above for the purpose of further reducing fuel consumption and higher output. The adoption of is also common. When the intake VVT mechanism and the exhaust VVT mechanism and the external EGR are provided, the operation range of the EGR valve that opens and closes the EGR passage is represented by six representative points as in the case of the intake VVT mechanism and the exhaust VVT mechanism. In this case, since the volumetric efficiency map requires a huge amount of [6 × 6 × 6 (= 216)], there is a problem that a large amount of storage capacity and the number of man-hours required for the map are required. there were.

従来、それらの問題を解決する方法として、ＥＧＲバルブの開度と運転状態からＥＧＲ流量を推定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。 Conventionally, as a method for solving these problems, a method for estimating an EGR flow rate from an opening degree of an EGR valve and an operating state is known (for example, see Patent Document 2).

特許第３０５４３６０号公報Japanese Patent No. 3054360 特許第５６４２２３３号公報Japanese Patent No. 5642233

特許文献２に記載されている従来の内燃機関の制御装置では、各種制御値の推定及び学習等の複雑な演算が必要となり演算装置の処理負荷が増大するという課題があった。また、内燃機関のシリンダ内で高圧になった排気ガス及び未燃焼ガスは、ピストンとシリンダの隙間等から内燃機関のクランクケース内に漏れ出ることがあり、このクランクケース内に漏れ出たガスをブローバイガスと称するが、このブローバイガス及び大気湿度等により、制御に影響を受けるという課題もあった。 The conventional control device for an internal combustion engine described in Patent Document 2 has a problem that a complicated calculation such as estimation and learning of various control values is required, and the processing load of the calculation device increases. Further, exhaust gas and unburned gas that have become high pressure in the cylinder of the internal combustion engine may leak into the crankcase of the internal combustion engine from the gap between the piston and the cylinder, etc., and the leaked gas in the crankcase Although referred to as blow-by gas, there is a problem that the blow-by gas, atmospheric humidity, and the like are affected by the control.

ブローバイガスは、そのまま大気に放出すれば大気汚染の原因になることから、吸気系に還流させて再び燃焼室に送る必要がある。ブローバイガス還元装置は、ブローバイガスを内燃機関の吸気系に流通させるために、内燃機関のクランクケースの内部と、吸気系のスロットルバルブの下流側とをゴムホース等で接続して構成したブローバイガス通路を備え、ブローバイガス通路には、逆止弁としてのＰＣＶ(ＰｏｓｉｔｉｖｅＣｒａｎｋｃａｓｅＶｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ)バルブが装着されている。 If blowby gas is released into the atmosphere as it is, it causes air pollution, so it is necessary to recirculate it to the intake system and send it back to the combustion chamber. The blow-by gas reduction device is a blow-by gas passage formed by connecting the inside of the crankcase of the internal combustion engine and the downstream side of the throttle valve of the intake system with a rubber hose or the like in order to distribute the blow-by gas to the intake system of the internal combustion engine. And a PCV (Positive Crankcase Ventilation) valve as a check valve is mounted in the blow-by gas passage.

機械的な構成のＰＣＶバルブの場合、開口した一端と開口した他端との間に配置された弁体と、この弁体を閉じる方向に常時付勢するスプリングとが設けられている。このように構成されたＰＣＶバルブは、前述の一端がクランクケースの内部に臨み他端が吸気系に臨むように、ブローバイガス通路に直列に装着される。 In the case of a PCV valve having a mechanical configuration, a valve body disposed between one open end and the other open end and a spring that constantly biases the valve body in a closing direction are provided. The PCV valve configured in this way is mounted in series in the blow-by gas passage so that the one end faces the inside of the crankcase and the other end faces the intake system.

ブローバイガス通路に装着されたＰＣＶバルブは、クランクケース内の圧力が、吸気系におけるスロットルバルブの下流側の圧力とスプリングのスプリング圧力との合計圧力を超えれば弁体が開き、クランクケース内のブローバイガスをブローバイガス通路を介して吸気系に流通させる。これとは逆に、クランクケース内の圧力が、吸気系におけるスロットルバルブの下流側の圧力とスプリングのスプリング圧力との合計圧力以下のときは弁体が閉じ、ブローバイガス通路を遮断してブローバイガスの前述の流通を停止させる。 The PCV valve installed in the blow-by gas passage opens the valve body when the pressure in the crankcase exceeds the total pressure of the downstream side of the throttle valve in the intake system and the spring pressure of the spring. Gas is circulated to the intake system via the blow-by gas passage. On the contrary, when the pressure in the crankcase is equal to or lower than the total pressure of the downstream pressure of the throttle valve and the spring pressure of the spring in the intake system, the valve body is closed and the blow-by gas passage is shut off to blow-by gas. To stop the aforementioned distribution.

ＰＣＶバルブの開度は、クランクケース内の圧力と、吸気系におけるスロットルバルブの下流側の圧力とスプリングの押圧力との合計圧力と、の圧力差に応じて決定され、ブローバイガスの前述の流通量はＰＣＶバルブの開度に依存する。 The opening degree of the PCV valve is determined according to the pressure difference between the pressure in the crankcase and the total pressure of the pressure on the downstream side of the throttle valve and the pressing force of the spring in the intake system. The amount depends on the opening of the PCV valve.

しかしながら、前述のように構成された機械的な構成のＰＣＶバルブの場合、機械的な構成部品であるスプリングの押圧力は製造上のばらつきが大きく、内燃機関の運転条件が同一であっても、個々のＰＣＶバルブによりブローバイガスの流通量に差が生じるという課題があった。 However, in the case of a PCV valve with a mechanical configuration configured as described above, the pressing force of the spring, which is a mechanical component, has a large variation in manufacturing, and even if the operating conditions of the internal combustion engine are the same, There was a problem that a difference in the flow rate of blow-by gas was caused by individual PCV valves.

本願は、前述のような従来の装置における課題を解決するためになされたものであり、ＥＧＲガス、ブローバイガス、大気湿度等の影響を受けることなく、Ｓ／Ｄ方式によりシリンダの吸入空気量を簡易な演算にて算出することができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供する事を目的としたものである。 The present application was made to solve the problems in the conventional apparatus as described above, and the intake air amount of the cylinder can be reduced by the S / D method without being affected by EGR gas, blow-by gas, atmospheric humidity, and the like. An object of the present invention is to provide a control device and a control method for an internal combustion engine that can be calculated by simple calculation.

本願に開示される内燃機関の制御装置は、
内燃機関の吸気系を構成する吸気路を開閉するスロットルバルブと、
前記スロットルバルブの下流側の前記吸気系に装着され、前記吸気系を構成する吸気マニホールドの内部の圧力を検出するマニホールド圧力検出部と、
前記吸気マニホールドの内部の温度を検出するマニホールド温度検出部と、
前記吸気マニホールドの内部の気体の酸素濃度を検出するマニホールド内酸素濃度検出部と、
前記スロットルバルブの上流側の前記吸気系の圧力を検出する大気圧力検出部と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、
所定の酸素濃度を備えた乾燥空気状態の気体として前記内燃機関のシリンダに吸入される空気量の前記シリンダの容積に対する比率であるベース体積効率が予め設定されたマップから、前記運転状態検出部が検出した前記内燃機関の運転状態に基づいて所定のベース体積効率を算出して出力するように構成された体積効率算出部と、
前記体積効率算出部から出力された前記ベース体積効率を前記マニホールド内酸素濃度検出部が検出した酸素濃度に基づいて補正し、前記補正した値を体積効率として出力する体積効率補正部と、
前記体積効率補正部から出力された前記体積効率に基づいて、前記シリンダに新規に吸入される空気量を算出する空気量算出部と、
を備えたことを特徴とする。 A control device for an internal combustion engine disclosed in the present application is:
A throttle valve that opens and closes an intake passage constituting an intake system of the internal combustion engine;
A manifold pressure detector that is attached to the intake system downstream of the throttle valve and detects the pressure inside the intake manifold that constitutes the intake system;
A manifold temperature detector for detecting the temperature inside the intake manifold;
An in-manifold oxygen concentration detector for detecting the oxygen concentration of the gas inside the intake manifold;
An atmospheric pressure detector for detecting the pressure of the intake system upstream of the throttle valve;
An operating state detector for detecting an operating state of the internal combustion engine;
From the map in which the base volume efficiency, which is the ratio of the amount of air sucked into the cylinder of the internal combustion engine as the gas in the dry air state having a predetermined oxygen concentration to the volume of the cylinder, is set in advance, the operating state detection unit A volumetric efficiency calculating unit configured to calculate and output a predetermined base volumetric efficiency based on the detected operating state of the internal combustion engine;
A volume efficiency correction unit that corrects the base volume efficiency output from the volume efficiency calculation unit based on the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection unit in the manifold, and outputs the corrected value as a volume efficiency;
An air amount calculation unit that calculates an amount of air newly sucked into the cylinder based on the volume efficiency output from the volume efficiency correction unit;
It is provided with.

また、本願に開示される内燃機関の制御方法は、
所定の酸素濃度を備えた乾燥空気状態の気体として内燃機関のシリンダに吸入される空気量の前記シリンダの容積に対する比率であるベース体積効率を予めマップに設定し、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記マップから所定の前記ベース体積効率を算出し、
前記算出した前記ベース体積効率を、前記内燃機関のマニホールド内酸素濃度に基づいて補正し、
前記補正した値を体積効率とし、当該体積効率に基づいて、前記シリンダに新規に吸入される空気量を算出する、
ようにしたことを特徴とする Moreover, the control method of the internal combustion engine disclosed in the present application is:
A base volume efficiency, which is a ratio of the amount of air sucked into a cylinder of an internal combustion engine as a gas in a dry air state having a predetermined oxygen concentration to the volume of the cylinder, is set in a map in advance.
Based on the operating state of the internal combustion engine, the predetermined base volume efficiency is calculated from the map,
The calculated base volume efficiency is corrected based on the oxygen concentration in the manifold of the internal combustion engine,
The corrected value is defined as volumetric efficiency, and the amount of air newly sucked into the cylinder is calculated based on the volumetric efficiency.
It is characterized by

本願に開示される内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲガス、ブローバイガス、大気湿度等の影響を受けることなく、Ｓ／Ｄ方式によりシリンダ吸入空気量を簡易な演算にて算出することができる。 According to the control device for an internal combustion engine disclosed in the present application, the cylinder intake air amount can be calculated by a simple calculation by the S / D method without being affected by EGR gas, blow-by gas, atmospheric humidity, and the like. .

また、本願に開示される内燃機関の制御方法によれば、ＥＧＲガス、ブローバイガス、大気湿度等の影響を受けることなく、Ｓ／Ｄ方式によりシリンダ吸入空気量を簡易な演算にて算出することができる。 Further, according to the control method for an internal combustion engine disclosed in the present application, the cylinder intake air amount can be calculated by a simple calculation by the S / D method without being affected by EGR gas, blow-by gas, atmospheric humidity and the like. Can do.

実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a control device for an internal combustion engine according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of a control device for an internal combustion engine according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のハードウェア構成図である。1 is a hardware configuration diagram of a control device for an internal combustion engine according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法を説明するための、吸気マニホールド内の気体の酸素濃度を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an oxygen concentration of a gas in an intake manifold for explaining a control device for an internal combustion engine and a control method for the internal combustion engine according to the first embodiment. 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for illustrating a control device for an internal combustion engine and a control method for the internal combustion engine according to the first embodiment.

実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置及び制御方法について、図に基づいて詳細に説明する。図１は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の概略構成図、図２は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のブロック図、図３は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のハードウェア構成図である。図１、図２、及び図３に於いて、内燃機関１、及び内燃機関１を制御する制御装置５０は、車両に搭載されている。内燃機関１は、車両の駆動輪を駆動する駆動力源となる。 Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a control device and a control method for an internal combustion engine according to Embodiment 1 will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a schematic configuration diagram of a control device for an internal combustion engine according to the first embodiment, FIG. 2 is a block diagram of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment, and FIG. 3 is an internal combustion engine according to the first embodiment. It is a hardware block diagram of the engine control apparatus. 1, 2, and 3, the internal combustion engine 1 and the control device 50 that controls the internal combustion engine 1 are mounted on a vehicle. The internal combustion engine 1 serves as a driving force source that drives driving wheels of the vehicle.

まず、内燃機関１の構成について説明する。内燃機関１は、空気と燃料の混合気を燃焼させるシリンダ２５を有している。内燃機関１は、シリンダ２５に空気を供給する吸気路２３と、シリンダ２５で燃焼した排気ガスを排出する排気路１７とを備えている。内燃機関１は、吸気路２３を開閉するスロットルバルブ６を備えている。スロットルバルブ６は、制御装置５０により制御される電気モータにより開閉駆動される電子制御式スロットルバルブにより構成されている。スロットルバルブ６には、スロットルバルブ６の開度に応じた電気信号を出力するスロットル開度センサ７が設けられている。 First, the configuration of the internal combustion engine 1 will be described. The internal combustion engine 1 has a cylinder 25 that burns a mixture of air and fuel. The internal combustion engine 1 includes an intake passage 23 that supplies air to the cylinder 25 and an exhaust passage 17 that discharges exhaust gas burned in the cylinder 25. The internal combustion engine 1 includes a throttle valve 6 that opens and closes an intake passage 23. The throttle valve 6 is an electronically controlled throttle valve that is driven to open and close by an electric motor controlled by the control device 50. The throttle valve 6 is provided with a throttle opening sensor 7 that outputs an electrical signal corresponding to the opening of the throttle valve 6.

吸気路２３の最上流部には、吸気路２３に吸入された空気を浄化するエアクリーナ２４が設けられている。スロットルバルブ６の上流側の吸気路２３内の圧力は、大気圧と等しいとみなすことができる。吸気路２３の外部（例えば、制御装置５０の内部）には、吸入空気（この実施の形態１では、大気）の圧力である吸入空気圧Ｐａに応じた電気信号を出力する大気圧力検出部としての吸入空気圧センサ２が設けられている。 An air cleaner 24 that purifies the air sucked into the intake passage 23 is provided at the most upstream portion of the intake passage 23. The pressure in the intake passage 23 on the upstream side of the throttle valve 6 can be regarded as being equal to the atmospheric pressure. As an atmospheric pressure detection unit that outputs an electric signal corresponding to the intake air pressure Pa that is the pressure of intake air (in the first embodiment, the atmosphere) outside the intake passage 23 (for example, inside the control device 50). An intake air pressure sensor 2 is provided.

スロットルバルブ６の下流側の吸気路２３には、吸気マニホールド１２が設けられている。吸気マニホールド１２の上流側とスロットルバルブ６の下流側の間の吸気路２３には、吸気脈動を抑制するサージタンク１１が設けられている。内燃機関１は、排気路１７からサージタンク１１に排気ガスを還流するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１を開閉するＥＧＲバルブ２２と、を備えている。前述の吸気路２３とサージタンク１１と吸気マニホールド１２は、内燃機関１の吸気系を構成している。 An intake manifold 12 is provided in the intake passage 23 on the downstream side of the throttle valve 6. A surge tank 11 for suppressing intake pulsation is provided in the intake passage 23 between the upstream side of the intake manifold 12 and the downstream side of the throttle valve 6. The internal combustion engine 1 includes an EGR passage 21 that recirculates exhaust gas from the exhaust passage 17 to the surge tank 11, and an EGR valve 22 that opens and closes the EGR passage 21. The intake passage 23, the surge tank 11, and the intake manifold 12 described above constitute an intake system of the internal combustion engine 1.

ＥＧＲバルブ２２は、制御装置５０により制御される電動モータ等の電動アクチュエータにより開閉駆動される電子制御式ＥＧＲバルブにより構成されている。サージタンク１１に還流された排気ガス（以下、還流排気ガスと称す）と、サージタンク１１に吸入された吸入空気は、サージタンク１１内で混合され、均一化される。 The EGR valve 22 is configured by an electronically controlled EGR valve that is opened and closed by an electric actuator such as an electric motor controlled by the control device 50. The exhaust gas recirculated to the surge tank 11 (hereinafter referred to as recirculated exhaust gas) and the intake air sucked into the surge tank 11 are mixed and made uniform in the surge tank 11.

吸気マニホールド１２に接続されているサージタンク１１には、吸気マニホールド１２内の気体の圧力であるマニホールド圧Ｐｂに応じた電気信号を出力するマニホールド圧力検出部としてのマニホールド圧センサ８と、吸気マニホールド１２内の気体の温度であるマニホールド温度Ｔｂに応じた電気信号を出力するマニホールド温度検出部としてのマニホールド温度センサ９と、吸気マニホールド１２内の気体の酸素濃度であるマニホールド内酸素濃度Ｒｏｘ＿ｉｎに応じた電気信号を出力するマニホールド内酸素濃度検出部としてのマニホールド内酸素濃度センサ１０と、が設けられている。 The surge tank 11 connected to the intake manifold 12 includes a manifold pressure sensor 8 serving as a manifold pressure detection unit that outputs an electrical signal corresponding to the manifold pressure Pb that is the pressure of the gas in the intake manifold 12, and the intake manifold 12. Manifold temperature sensor 9 serving as a manifold temperature detector that outputs an electrical signal corresponding to the manifold temperature Tb that is the temperature of the gas in the interior, and electricity corresponding to the oxygen concentration Rox_in in the manifold that is the oxygen concentration of the gas in the intake manifold 12 An in-manifold oxygen concentration sensor 10 serving as an in-manifold oxygen concentration detection unit that outputs a signal is provided.

なお、サージタンク１１内の気体の圧力と温度と酸素濃度は、吸気マニホールド１２内の気体の圧力と温度と酸素濃度と同一であり、この実施の形態１では、マニホールド圧センサ８とマニホールド温度センサ９とマニホールド内酸素濃度センサ１０は、全てサージタンク１１に設置されているが、それらのうちの少なくとも何れかは吸気マニホールド１２に設置されてもよい。また、マニホールド温度センサ９及びマニホールド内酸素濃度センサ１０は、マニホールド圧センサ８と一体化されていてもよいし、別体化されていてもよい。 Note that the pressure, temperature, and oxygen concentration of the gas in the surge tank 11 are the same as the pressure, temperature, and oxygen concentration of the gas in the intake manifold 12, and in the first embodiment, the manifold pressure sensor 8 and the manifold temperature sensor. 9 and the oxygen concentration sensor 10 in the manifold are all installed in the surge tank 11, but at least one of them may be installed in the intake manifold 12. The manifold temperature sensor 9 and the in-manifold oxygen concentration sensor 10 may be integrated with the manifold pressure sensor 8 or may be separated.

マニホールド温度センサ９及びマニホールド内酸素濃度センサ１０は、吸気マニホールド１２とＥＧＲ通路２１との接続部よりも下流側に設けられており、吸入空気と還流排気ガスとが十分に混合した気体の温度と酸素濃度を検出可能なように構成されている。 The manifold temperature sensor 9 and the in-manifold oxygen concentration sensor 10 are provided on the downstream side of the connection portion between the intake manifold 12 and the EGR passage 21, and the temperature of the gas in which the intake air and the recirculated exhaust gas are sufficiently mixed is set. The oxygen concentration can be detected.

吸気マニホールド１２の下流側の部分には、燃料を噴射するインジェクタ１３が設けられている。なお、インジェクタ１３は、シリンダ２５内に直接燃料を噴射するように設けられてもよい。 An injector 13 for injecting fuel is provided at a downstream portion of the intake manifold 12. The injector 13 may be provided so as to inject fuel directly into the cylinder 25.

シリンダ２５の頂部には、空気と燃料の混合気に点火する点火プラグ１６１と、点火プラグ１６１に点火エネルギーを供給する点火コイル１６と、が設けられている。また、シリンダ２５の頂部には、吸気路２３からシリンダ２５内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブのバルブ開閉タイミングを可変にする吸気ＶＶＴ機構１４と、シリンダ内から排気路１７に排出される排気ガス量を調節する排気バルブのバルブ開閉タイミングを可変にする排気ＶＶＴ機構１５と、が設けられている。吸気ＶＶＴ機構１４と排気ＶＶＴ機構１５は、電動アクチュエータを有している。 A spark plug 161 that ignites an air-fuel mixture and an ignition coil 16 that supplies ignition energy to the spark plug 161 are provided at the top of the cylinder 25. Also, at the top of the cylinder 25, an intake VVT mechanism 14 that varies the valve opening and closing timing of the intake valve that adjusts the amount of intake air taken into the cylinder 25 from the intake passage 23, and exhausted from the cylinder to the exhaust passage 17 And an exhaust VVT mechanism 15 that varies the valve opening and closing timing of the exhaust valve that adjusts the amount of exhaust gas to be produced. The intake VVT mechanism 14 and the exhaust VVT mechanism 15 have electric actuators.

内燃機関１のクランク軸１００には、その回転角に応じた電気信号を出力するクランク角センサ２０が設けられている。排気路１７には、排気ガス中の空気と燃料との比率である空燃比ＡＦ（Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ）に応じた電気信号を出力する空燃比センサ１８が設けられている。また、排気路１７には、排気ガスを浄化する触媒１９が設けられている。触媒１９には、理論空燃比ＡＦ０近傍で浄化性能が高くなる三元触媒が用いられている。 The crankshaft 100 of the internal combustion engine 1 is provided with a crank angle sensor 20 that outputs an electrical signal corresponding to the rotation angle. The exhaust passage 17 is provided with an air-fuel ratio sensor 18 that outputs an electric signal corresponding to an air-fuel ratio AF (Air / Fuel) that is a ratio of air and fuel in the exhaust gas. The exhaust passage 17 is provided with a catalyst 19 for purifying the exhaust gas. As the catalyst 19, a three-way catalyst having high purification performance in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio AF0 is used.

クランクケース２６は、オイルパンと一体化されており、内部に空間を有する。内燃機関１のクランク軸１００は、クランクケース２６の内部の空間に配置されている。前述の吸気ＶＶＴ機構１４と排気ＶＶＴ機構１５は、ヘッドカバー２７にて覆われている。ヘッドカバー２７の内部の空間と前述のクランクケース２６の内部の空間は、気体通路１１０により連通されており、ヘッドカバー２７の内部の空間とクランクケース２６の内部の空間と気体通路１１０の内部の空間とがブローバイガスを蓄積するブローバイガス蓄積部となる。 The crankcase 26 is integrated with the oil pan and has a space inside. The crankshaft 100 of the internal combustion engine 1 is disposed in the space inside the crankcase 26. The intake VVT mechanism 14 and the exhaust VVT mechanism 15 described above are covered with a head cover 27. The space inside the head cover 27 and the space inside the crankcase 26 described above are communicated by the gas passage 110, and the space inside the head cover 27, the space inside the crankcase 26, and the space inside the gas passage 110. Becomes a blow-by gas accumulating section for accumulating blow-by gas.

ヘッドカバー２７は、新気導入通路２８によりスロットルバルブ６の上流に位置する吸気路２３に接続されている。クランクケース２６とサージタンク１１は、ＰＣＶバルブ３０を介してブローバイガス通路２９により接続されている。 The head cover 27 is connected to the intake passage 23 located upstream of the throttle valve 6 by a fresh air introduction passage 28. The crankcase 26 and the surge tank 11 are connected by a blow-by gas passage 29 via a PCV valve 30.

次に、制御装置５０について説明する。制御装置５０は、内燃機関１を制御対象とする制御装置である。図２に示すように、制御装置５０は、運転状態検出部５１と、体積効率算出部５２と、体積効率補正部５３と、空気量算出部５４とを備えている。制御装置５０における前述の運転状態検出部５１、体積効率算出部５２、体積効率補正部５３、空気量算出部５４は、制御装置５０に備えられた処理回路により実現される。 Next, the control device 50 will be described. The control device 50 is a control device that controls the internal combustion engine 1. As shown in FIG. 2, the control device 50 includes an operation state detection unit 51, a volume efficiency calculation unit 52, a volume efficiency correction unit 53, and an air amount calculation unit 54. The above-described operation state detection unit 51, volumetric efficiency calculation unit 52, volumetric efficiency correction unit 53, and air amount calculation unit 54 in the control device 50 are realized by a processing circuit provided in the control device 50.

具体的には、制御装置５０は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等により構成されたコンピュータである演算処理装置９０、演算処理装置９０からデータの読み出しが可能に構成されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）としての記憶装置９１１、演算処理装置９０からデータの読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）としての記憶装置９１２、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び演算処理装置９０が外部装置とデータ通信を行うための通信回路９４を備えている。 Specifically, as shown in FIG. 3, the control device 50 can read data from the arithmetic processing device 90, which is a computer configured with a CPU (Central Processing Unit) as a processing circuit, and the arithmetic processing device 90. A storage device 911 configured as a ROM (Read Only Memory), a storage device 912 configured as a RAM (Random Access Memory) configured to be able to read and write data from the processing unit 90, and external to the processing unit 90 Are provided with an input circuit 92 for inputting the signal, an output circuit 93 for outputting a signal from the arithmetic processing unit 90 to the outside, and a communication circuit 94 for the arithmetic processing unit 90 to perform data communication with the external device.

入力回路９２には、吸入空気圧センサ２、スロットル開度センサ７、マニホールド圧センサ８、マニホールド温度センサ９、マニホールド内酸素濃度センサ１０、空燃比センサ１８、クランク角センサ２０、及びスイッチ（図示せず）が接続されている。入力回路９２は、これらセンサとスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器（図示せず）等を備えている。 The input circuit 92 includes an intake air pressure sensor 2, a throttle opening sensor 7, a manifold pressure sensor 8, a manifold temperature sensor 9, an in-manifold oxygen concentration sensor 10, an air-fuel ratio sensor 18, a crank angle sensor 20, and a switch (not shown). ) Is connected. The input circuit 92 includes an A / D converter (not shown) that inputs the output signals of these sensors and switches to the arithmetic processing unit 90.

出力回路９３には、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。出力回路９３に接続された前述の電気負荷としては、スロットルバルブ６、インジェクタ１３、吸気ＶＶＴ機構１４、排気ＶＶＴ機構１５、点火コイル１６、ＥＧＲバルブ２２等がある。通信回路９４は、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の通信プロトコルに基づいて、エアコンディショナ制御装置８０、変速装置の制御装置８１等の車載用の電子機器と有線通信を行う。 The output circuit 93 is connected to an electrical load, and includes a drive circuit that outputs a control signal from the arithmetic processing unit 90 to the electrical load. Examples of the electrical load connected to the output circuit 93 include the throttle valve 6, the injector 13, the intake VVT mechanism 14, the exhaust VVT mechanism 15, the ignition coil 16, the EGR valve 22, and the like. The communication circuit 94 performs wired communication with in-vehicle electronic devices such as the air conditioner control device 80 and the transmission control device 81 based on a communication protocol such as CAN (Controller Area Network).

制御装置５０が備える前述の運転状態検出部５１、体積効率算出部５２、体積効率補正部５３、及び空気量算出部５４の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭとしての記憶装置９１１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１１、ＲＡＭとしての記憶装置９１２、入力回路９２、出力回路９３、及び通信回路９４等の制御装置５０における他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、運転状態検出部５１、体積効率算出部５２、体積効率補正部５３、及び空気量算出部５４等が用いる特性データ、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭとしての記憶装置９１１に記憶されている。 The arithmetic processing unit 90 stores the functions of the operation state detection unit 51, the volume efficiency calculation unit 52, the volume efficiency correction unit 53, and the air amount calculation unit 54 included in the control device 50 in a storage device 911 as a ROM. Is implemented by cooperating with other hardware in the control device 50 such as the storage device 911, the storage device 912 as a RAM, the input circuit 92, the output circuit 93, and the communication circuit 94. Is done. It should be noted that setting data such as characteristic data and determination values used by the operation state detection unit 51, the volume efficiency calculation unit 52, the volume efficiency correction unit 53, the air amount calculation unit 54, and the like are stored in the ROM as part of the software (program). As a storage device 911.

なお、制御装置５０には、前述の各種センサ、及び電気負荷の他に、図示していない各種のセンサ、スイッチ、及びアクチュエータ等が接続されている。 The control device 50 is connected to various sensors, switches, actuators, and the like (not shown) in addition to the various sensors and electrical loads described above.

制御装置５０は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を算出し、インジェクタ１３及び点火コイル１６等を駆動制御する。制御装置５０は、アクセルポジションセンサの出力信号等に基づいて、運転者が要求している内燃機関１の出力トルクを算出し、当該要求出力トルクを実現する吸入空気量となるように、スロットルバルブ６等を制御する。この際、制御用の還流排気ガス流量に基づいて算出される内燃機関１の出力トルクが考慮されてもよい。具体的には、制御装置５０は、目標スロットル開度を算出し、スロットル開度センサ７の出力信号に基づき検出したスロットル開度が、目標スロットル開度に近づくように、スロットルバルブ６の電気モータを駆動制御する。 As a basic control, the control device 50 calculates the fuel injection amount, the ignition timing, and the like based on the input output signals of various sensors, and drives and controls the injector 13, the ignition coil 16, and the like. The control device 50 calculates the output torque of the internal combustion engine 1 requested by the driver based on the output signal of the accelerator position sensor and the like, and adjusts the throttle valve so that the intake air amount for realizing the required output torque is obtained. Control 6 etc. At this time, the output torque of the internal combustion engine 1 calculated based on the recirculation exhaust gas flow rate for control may be taken into consideration. Specifically, the control device 50 calculates the target throttle opening, and the electric motor of the throttle valve 6 so that the throttle opening detected based on the output signal of the throttle opening sensor 7 approaches the target throttle opening. Is controlled.

＜運転状態検出部５１の構成・作用＞
次に、運転状態検出部５１の構成・作用について説明する。運転状態検出部５１は、内燃機関１及び車両の運転状態を検出するように構成され、各種のセンサの出力信号等に基づいて各種の運転状態を検出する。より具体的には、運転状態検出部５１は、マニホールド圧センサ８の出力信号に基づいてマニホールド圧Ｐｂを検出する。さらに、運転状態検出部５１は、マニホールド温度センサ９の出力信号に基づいてマニホールド温度Ｔｂを検出し、また、マニホールド内酸素濃度センサ１０の出力信号に基づいて、マニホールド内酸素濃度Ｒｏｘ＿ｉｎを検出する。 <Configuration / Operation of Operation State Detection Unit 51>
Next, the configuration and operation of the operating state detection unit 51 will be described. The driving state detection unit 51 is configured to detect the driving states of the internal combustion engine 1 and the vehicle, and detects various driving states based on output signals of various sensors. More specifically, the operation state detection unit 51 detects the manifold pressure Pb based on the output signal of the manifold pressure sensor 8. Further, the operation state detection unit 51 detects the manifold temperature Tb based on the output signal of the manifold temperature sensor 9 and detects the oxygen concentration Rox_in in the manifold based on the output signal of the oxygen concentration sensor 10 in the manifold.

また、運転状態検出部５１は、吸入空気圧Ｐａを検出する。この実施の形態１では、運転状態検出部５１は、吸入空気圧センサ２の出力信号に基づいて吸入空気圧Ｐａを検出する。さらに、運転状態検出部５１は、スロットル開度センサ７の出力信号に基づいてスロットル開度を検出する。また、運転状態検出部５１は、空燃比センサ１８の出力信号に基づいて排気ガスの空燃比ＡＦを検出し、クランク角センサ２０の出力信号に基づいて内燃機関１の回転速度Ｎｅを検出し、アクセルポジションセンサの出力信号に基づいてアクセル開度を検出する。 Further, the operating state detection unit 51 detects the intake air pressure Pa. In the first embodiment, the operation state detector 51 detects the intake air pressure Pa based on the output signal of the intake air pressure sensor 2. Further, the operating state detection unit 51 detects the throttle opening based on the output signal of the throttle opening sensor 7. The operating state detection unit 51 detects the air-fuel ratio AF of the exhaust gas based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 18, detects the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 based on the output signal of the crank angle sensor 20, The accelerator opening is detected based on the output signal of the accelerator position sensor.

＜体積効率算出部５２の構成・作用＞
次に、体積効率算出部５２の構成・作用について詳細に説明する。体積効率算出部５２は、内燃機関１の回転速度Ｎｅ、吸入空気圧Ｐａ、マニホールド圧Ｐｂ、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎ、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが入力され、運転状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを出力する。 <Configuration / Operation of Volumetric Efficiency Calculation Unit 52>
Next, the configuration and operation of the volumetric efficiency calculation unit 52 will be described in detail. The volumetric efficiency calculation unit 52 receives the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1, the intake air pressure Pa, the manifold pressure Pb, the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 and inputs the base volume efficiency in the operating state. Kvb is output.

具体的には、体積効率算出部５２は、吸気ＶＶＴ機構１４と排気ＶＶＴ機構１５の作動状態に基づく多面の体積効率マップが設けられている。即ち、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度（「」内の数字はＶＶＴ機構による調整角度を示す。以下同様）のとき、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「０」度から「１０」度毎に「５０」度まで変化したときのベース体積効率Ｋｖｂを示す６つの体積効率マップからなる第１の体積効率マップ群５２０ｎと、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「５０」度のとき、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「０」度から「１０」度毎に「５０」度まで変化したときのベース体積効率Ｋｖｂを示す６つの体積効率マップからなる第ｎの体積効率マップ群５２５ｎと、第１の体積効率マップ群５２０ｎと第ｎの体積効率マップ群５２５ｎとの間にあって吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度と「５０」度との間に設定された値毎に排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「０」度から「１０」度毎に「５０」度まで変化したときのベース体積効率Ｋｖｂを示す複数の体積効率マップ群（図２には・・・で表示している）を備えている。 Specifically, the volumetric efficiency calculation unit 52 is provided with a multifaceted volumetric efficiency map based on the operating states of the intake VVT mechanism 14 and the exhaust VVT mechanism 15. That is, when the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “0” degrees (the numbers in “” indicate the adjustment angle by the VVT mechanism; the same applies hereinafter), the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is from “0” degrees. The first volumetric efficiency map group 520n composed of six volumetric efficiency maps indicating the base volumetric efficiency Kvb when changing to “50” degrees for every “10” degrees, and the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “50”. The nth volume comprising six volumetric efficiency maps indicating the base volumetric efficiency Kvb when the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 changes from “0” degrees to “50” degrees every “10” degrees. The operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 between the efficiency map group 525n, the first volumetric efficiency map group 520n, and the nth volumetric efficiency map group 525n. The base volume when the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 changes from “0” degrees to “50” degrees every “10” degrees for each value set between “0” degrees and “50” degrees. A plurality of volumetric efficiency map groups (indicated by... In FIG. 2) indicating the efficiency Kvb are provided.

第１の体積効率マップ群５２０ｎは、体積効率マップ５２００、５２０１、５２０２、５２０３、５２０４、５２０５を備え、第ｎの体積効率マップ群５２５ｎは、体積効率マップ５２５０、５２５１、５２５２、５２５３、５２５４、５２５５を備えている。図示していないが、その他の複数の体積効率マップ群も同様に複数の体積効率マップを備えている。各体積効率マップは、外部ＥＧＲはカットの状態で計測され、酸素濃度２１［％］として補正されたベース体積効率Ｋｖｂが設定されている。 The first volumetric efficiency map group 520n includes volumetric efficiency maps 5200, 5201, 5202, 5203, 5204, 5205, and the nth volumetric efficiency map group 525n includes volumetric efficiency maps 5250, 5251, 5252, 5253, 5254, 5255. Although not shown, the other plurality of volumetric efficiency map groups similarly include a plurality of volumetric efficiency maps. Each volumetric efficiency map is set with a base volumetric efficiency Kvb measured with the external EGR cut and corrected with an oxygen concentration of 21 [%].

各体積効率マップについてさらに詳しく説明する。体積効率マップ５２００は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２０１は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「１０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２０２は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「２０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。 Each volumetric efficiency map will be described in more detail. The volumetric efficiency map 5200 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “0” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “0” degrees. The volumetric efficiency map 5201 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “0” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “10” degrees. The volumetric efficiency map 5202 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “0” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “20” degrees.

体積効率マップ５２０３は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「３０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２０４は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「４０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２０５は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「５０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。 The volumetric efficiency map 5203 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “0” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “30” degrees. The volumetric efficiency map 5204 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “0” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “40” degrees. The volumetric efficiency map 5205 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “0” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “50” degrees.

体積効率マップ５２５０は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「５０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２５１は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「５０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「１０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２５２は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「５０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「２０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。 The volumetric efficiency map 5250 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “50” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “0” degrees. The volumetric efficiency map 5251 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “50” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “10” degrees. The volumetric efficiency map 5252 stores the base volumetric efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “50” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “20” degrees.

体積効率マップ５２５３は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「５０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「３０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２５４は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「５０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「４０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。体積効率マップ５２５５は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎが「５０」度、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘが「５０」度の状態におけるベース体積効率Ｋｖｂを格納している。 The volumetric efficiency map 5253 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operation state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “50” degrees and the operation state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “30” degrees. The volumetric efficiency map 5254 stores the base volumetric efficiency Kvb when the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “50” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “40” degrees. The volumetric efficiency map 5255 stores the base volume efficiency Kvb in a state where the operating state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 is “50” degrees and the operating state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15 is “50” degrees.

前述のベース体積効率Ｋｖｂとは、外部ＥＧＲカット状態、つまり、ＥＧＲバルブ２２を全閉状態にして各運転状態（Ｎｅ、Ｐｂ、Ｐａ、ＶＶＴ＿ｉｎ、ＶＶＴ＿ｅｘ）において、内燃機関１に吸入される空気を、理論上での乾燥空気である所定の酸素濃度としての酸素濃度２１［％］の状態にあるガスである、と仮定した場合の体積効率を示すものである。 The above-mentioned base volume efficiency Kvb refers to the air sucked into the internal combustion engine 1 in the external EGR cut state, that is, in each operating state (Ne, Pb, Pa, VVT_in, VVT_ex) with the EGR valve 22 fully closed. This shows volumetric efficiency when it is assumed that the gas is in a state of oxygen concentration 21 [%] as a predetermined oxygen concentration, which is theoretically dry air.

ここで、体積効率とは、シリンダ２５の容積であるシリンダ容積に対して吸入されるガス量の体積比率を示すものであり、４サイクル内燃機関の吸気工程において、シリンダ容積５００［ｃｃ］に対し２５０「ｃｃ」のガスが吸入された場合には、体積効率０．５（５０［％］）となる。内燃機関１のクランク軸１００に対する吸気バルブ及び排気バルブの作動特性が一様であった場合、体積効率は、ピストンの動作速度である内燃機関１の回転速度Ｎｅと、吸気バルブの上流側のマニホールド圧Ｐｂと、排気バルブの下流側の圧力である背圧の状態により影響を受ける。 Here, the volumetric efficiency indicates the volume ratio of the amount of gas sucked with respect to the cylinder volume which is the volume of the cylinder 25, and in the intake process of the 4-cycle internal combustion engine, with respect to the cylinder volume of 500 [cc]. When 250 “cc” of gas is inhaled, the volumetric efficiency is 0.5 (50 [%]). When the operation characteristics of the intake valve and the exhaust valve with respect to the crankshaft 100 of the internal combustion engine 1 are uniform, the volumetric efficiency is the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 that is the operating speed of the piston and the manifold on the upstream side of the intake valve. It is influenced by the pressure Pb and the state of the back pressure that is the pressure downstream of the exhaust valve.

実施の形態１では、内燃機関１は過給されない内燃機関であり、背圧は大気圧、つまりは吸入空気圧Ｐａとほぼ同じと考えることが出来るため、背圧を計測せずに吸入空気圧Ｐａを用いて体積効率を算出する構成としている。なお、吸入空気圧Ｐａではなく、計測または推定された背圧を用いて体積効率を算出する構成としてもよい。また、ターボチャージャー等にて過給される内燃機関であれば、背圧を用いる方が望ましい。 In the first embodiment, the internal combustion engine 1 is an internal combustion engine that is not supercharged, and the back pressure can be considered to be substantially the same as the atmospheric pressure, that is, the suction air pressure Pa. Therefore, the suction air pressure Pa is not measured without measuring the back pressure. It is set as the structure which calculates volumetric efficiency using. The volume efficiency may be calculated using the measured or estimated back pressure instead of the suction air pressure Pa. In addition, if the internal combustion engine is supercharged by a turbocharger or the like, it is desirable to use back pressure.

前述の理由により、それぞれの体積効率マップ５２００、５２０１、５２０２、５２０３、５２０４、５２０５、５２５０、５２５１、５２５２、５２５３、５２５４、５２５５は、例えば吸気バルブの上流側の圧力であるマニホールド圧Ｐｂと吸入空気圧Ｐａとの比率であるＰｂ／Ｐａと回転速度Ｎｅを軸としたマップに構成され、各回転速度Ｎｅおよび内燃機関負荷（Ｐｂ／Ｐａ）の運転状態での計測等により確認された結果がマップに設定されている。実機を用いて計測を行った場合、内燃機関１に吸入される空気は大気に含まれる湿度も含まれており、また、ブローバイガスの影響も受けるため、吸気マニホールド１２内のガスは酸素濃度は乾燥空気酸素濃度の理論値である２１［％］よりも低い値となる。 For the above-described reasons, the respective volumetric efficiency maps 5200, 5201, 5202, 5203, 5204, 5205, 5250, 5251, 5252, 5253, 5254, and 5255 are, for example, the manifold pressure Pb that is the pressure upstream of the intake valve and the suction. The map is composed of Pb / Pa, which is the ratio to the air pressure Pa, and the rotation speed Ne as axes, and the results confirmed by the measurement in the operating state of each rotation speed Ne and the internal combustion engine load (Pb / Pa) Is set to When measurement is performed using an actual machine, the air sucked into the internal combustion engine 1 includes humidity contained in the atmosphere, and is also affected by blow-by gas, so the gas in the intake manifold 12 has an oxygen concentration of The value is lower than 21 [%], which is the theoretical value of the dry air oxygen concentration.

図４は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法を説明するための、吸気マニホールド内の気体の酸素濃度を示す説明図であって、外部ＥＧＲカット状態、つまり、ＥＧＲバルブ２２を全閉状態としてエンジン回転速度は一定状態にして、スロットルバルブ６の開度によりエンジン負荷を変化させた時のマニホールド内酸素濃度の計測結果をグラフ化したものである。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the oxygen concentration of the gas in the intake manifold for explaining the control device for the internal combustion engine and the control method for the internal combustion engine according to the first embodiment, and is an external EGR cut state, that is, The graph shows the measurement result of the oxygen concentration in the manifold when the EGR valve 22 is fully closed and the engine rotational speed is kept constant and the engine load is changed by the opening of the throttle valve 6.

図４に於いて、ＰＣＶバルブ３０が作動する状態にて計測した結果と、ブローバイガス通路２９が閉じられた状態、つまりは、ＢＶ３１を閉じた状態で計測した結果を示している。このグラフの縦軸は吸気マニホールド内の酸素濃度であるマニホールド内酸素濃度を表し、横軸は吸入空気圧Ｐａとマニホールド圧Ｐｂとの差圧（Ｐa−Ｐｂ）を表している。実線Ｙ１は、ＰＣＶバルブ３０が正常作動状態にある場合の特性、点線Ｙ２は、ブローバイガス通路２９が閉状態である場合の特性を示している。図４から明らかなように、吸入空気圧Ｐａとマニホールド圧Ｐｂとの差圧が大きいほどマニホールド圧Ｐｂが低く、エンジンの負荷は低い状態である。図４に示すグラフから、ＥＧＲカットでの運転状態であっても、ブローバイガスの影響によりエンジン負荷の低下に伴いマニホールド内の酸素濃度は０．５［ｖｏｌ％］程度低下することがわかる。 In FIG. 4, the measurement result in a state in which the PCV valve 30 is operated and the measurement result in a state in which the blow-by gas passage 29 is closed, that is, in a state in which the BV 31 is closed are shown. The vertical axis of this graph represents the oxygen concentration in the manifold, which is the oxygen concentration in the intake manifold, and the horizontal axis represents the differential pressure (Pa-Pb) between the intake air pressure Pa and the manifold pressure Pb. A solid line Y1 indicates a characteristic when the PCV valve 30 is in a normal operation state, and a dotted line Y2 indicates a characteristic when the blow-by gas passage 29 is in a closed state. As apparent from FIG. 4, the larger the differential pressure between the intake air pressure Pa and the manifold pressure Pb, the lower the manifold pressure Pb and the lower the engine load. From the graph shown in FIG. 4, it can be seen that even in the operation state with EGR cut, the oxygen concentration in the manifold decreases by about 0.5 [vol%] as the engine load decreases due to the influence of blow-by gas.

ブローバイガスの流量は、ＰＣＶバルブ３０の製造ばらつきにも影響を受けるものであり、同じ運転状態であってもＰＣＶバルブ３０の製造ばらつきにより、吸気マニホールド１２に吸入されるブローバイガス量にもばらつきが生じるため、ブローバイガスによる酸素濃度への影響もばらつきを生じる。図４に示す２つの破線Ａ１、Ａ２の間の範囲がＰＣＶバルブ３０の製造ばらつきによる影響範囲を示したものであり、上限側の破線Ａ１よりも高い酸素濃度であればＰＣＶバルブ３０に閉側の故障が生じていると考えることが出来る。この特性は予め計測しておき、例えば、内燃機関１の回転速度Ｎｅと、吸入空気圧Ｐａとマニホールド圧Ｐｂとの差圧［Ｐａ−Ｐｂ］と、を軸としたマップとして予め設定しておくことにより、各種運転状態における故障判定値を算出することが出来る。 The flow rate of the blow-by gas is also affected by the manufacturing variation of the PCV valve 30, and even in the same operation state, the amount of blow-by gas sucked into the intake manifold 12 varies depending on the manufacturing variation of the PCV valve 30. As a result, the influence of the blow-by gas on the oxygen concentration also varies. The range between the two broken lines A1 and A2 shown in FIG. 4 shows the influence range due to the manufacturing variation of the PCV valve 30. If the oxygen concentration is higher than the upper broken line A1, the PCV valve 30 is closed. It can be considered that a malfunction has occurred. This characteristic is measured in advance and, for example, set in advance as a map with the rotation speed Ne of the internal combustion engine 1 and the differential pressure [Pa−Pb] between the intake air pressure Pa and the manifold pressure Pb as axes. Thus, failure determination values in various operating states can be calculated.

図４は、ＥＧＲをカットした状態での計測結果であるが、ＥＧＲを導入することにより吸気マニホールド１２内の酸素濃度は大きく影響をうけるため、吸気マニホールド１２内の酸素濃度によるＰＣＶバルブ３０の故障判定を行う場合には、ＥＧＲガスの影響を除外するためにＥＧＲをカット状態にするか、燃料カットの状態にする必要がある。なお、燃料カットの状態によるＰＣＶバルブ３０の故障判定を行う場合には、燃料噴射運転中の場合に対して条件が異なるため、燃料カット運転時のマニホールド内酸素濃度特性を計測して燃料カット時の判定値として記憶させておくことにより、正確にＰＣＶバルブの故障判定を行うことが可能になる。 FIG. 4 shows the measurement result in a state where EGR is cut. However, since the oxygen concentration in the intake manifold 12 is greatly affected by the introduction of EGR, the failure of the PCV valve 30 due to the oxygen concentration in the intake manifold 12 is shown. When the determination is made, it is necessary to set the EGR in a cut state or a fuel cut state in order to exclude the influence of the EGR gas. Note that when performing a failure determination of the PCV valve 30 according to the fuel cut state, the conditions are different from those during the fuel injection operation. Therefore, the oxygen concentration characteristics in the manifold during the fuel cut operation are measured, and the fuel cut operation is performed. It is possible to accurately determine the failure of the PCV valve by storing it as the determination value.

一般に、空気中の酸素濃度は２１［％］とされているが、大気には湿度も含まれているため、吸気マニホールド内の酸素濃度は季節及び天候等の環境条件によっても影響を受ける。標準的な温度湿度条件である２０［℃］、５０［％ＲＨ（ＲＨ：ＲｅａｔｉｖｅＨｕｍｉｄｉｔｙ）］であれば、大気中に含まれる水蒸気比率は１．２［％］程度であるが、高温高湿である３５［℃］、８０［％ＲＨ］であれば、大気中の水蒸気比率は４．４［％］程度まで増加し、大気中における酸素の割合は２０．１［％］程度まで低下する。 In general, the oxygen concentration in the air is 21 [%], but since the atmosphere also includes humidity, the oxygen concentration in the intake manifold is also affected by environmental conditions such as season and weather. If the standard temperature and humidity conditions are 20 [° C.] and 50 [% RH (RH: Reactive Humidity)], the ratio of water vapor contained in the atmosphere is about 1.2 [%]. If it is 35 [° C.] and 80 [% RH], the water vapor ratio in the atmosphere increases to about 4.4 [%], and the oxygen ratio in the air decreases to about 20.1 [%]. .

同じ運転条件においてシリンダ内に吸入される、ブローバイガス及び水蒸気を含む総ガス量の体積は、新気（新規に吸入された空気）への不活性ガス混入状態に関わらずほぼ一定であるため、前述の各マップは、実機での計測時の酸素濃度を元に、計測された体積効率を酸素濃度２１［％］の理論上の乾燥空気相当でのベース体積効率に変換した値が体積効率マップに設定される。 The volume of the total amount of gas including blow-by gas and water vapor that is sucked into the cylinder under the same operating conditions is almost constant regardless of the state of inert gas mixed in the fresh air (newly sucked air). Each of the above-mentioned maps is a volumetric efficiency map obtained by converting the measured volumetric efficiency into the base volumetric efficiency equivalent to the theoretical dry air with an oxygen concentration of 21 [%] based on the oxygen concentration at the time of measurement with an actual machine. Set to

例えば、Ｓ／Ｄ方式での実機制御データ適合計測時では、エアフローセンサ等の吸入空気量を直接計測する手段がないため、燃料流量と空燃比から間接的に吸入空気量の算出を行い、その吸入空気量から体積効率が算出される場合がある。従来であれば計測時のシリンダへの吸入空気に含まれている水蒸気及びブローバイガス等の不活性ガス量は考慮せず、結果的に吸入された新気量の割合が体積効率として設定されることになる、例えば、その計測による算出結果から体積効率が０．５と設定された場合、吸入された新気量の割合は０．５であるが、総ガス量としてはそれ以上の量が吸入されている。計測時の吸気マニホールド内酸素濃度が２０［％］であった場合、［２１／２０＝１．０５］倍のガスがシリンダに吸入されていたものと考えられるため、総ガスとしての体積効率は［０．５×１．０５＝０．５２５］と考えられる。 For example, during actual machine control data conformity measurement in the S / D method, since there is no means for directly measuring the intake air amount such as an air flow sensor, the intake air amount is indirectly calculated from the fuel flow rate and the air-fuel ratio. Volume efficiency may be calculated from the amount of intake air. Conventionally, the volumetric efficiency is set as a ratio of the amount of fresh air sucked as a result without considering the amount of inert gas such as water vapor and blow-by gas contained in the intake air into the cylinder at the time of measurement. For example, when the volumetric efficiency is set to 0.5 from the calculation result by the measurement, the ratio of the amount of fresh air sucked is 0.5, but the total gas amount is larger than that. Inhaled. When the oxygen concentration in the intake manifold at the time of measurement is 20 [%], it is considered that [21/20 = 1.05] times as much gas was sucked into the cylinder, and thus the volumetric efficiency as a total gas is It is considered that [0.5 × 1.05 = 0.525].

実施の形態１では、それぞれの体積効率マップに設定される体積効率の適合値は、前述の通り計測時の吸気マニホールド内酸素濃度の計測値をもとに、酸素濃度２１［％］により補正を行った総ガス量としての値が設定されている。 In the first embodiment, the adaptive value of the volume efficiency set in each volume efficiency map is corrected by the oxygen concentration of 21 [%] based on the measured value of the oxygen concentration in the intake manifold at the time of measurement as described above. A value as the total amount of gas performed is set.

吸気バルブ機構及び排気バルブ機構としてＶＶＴ機構を用いた内燃機関の場合は、内燃機関１の回転速度Ｎｅと、吸入空気圧Ｐａとマニホールド圧Ｐｂとの比率［Ｐｂ／Ｐａ］の状態は同じであっても、吸気バルブ及び排気バルブの作動状態によって体積効率は異なるため、前記の通り、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態をもとに多面の体積効率マップが準備され、計測結果が設定される。これらのマップも前述と同様に、外部ＥＧＲはカットの状態で計測され、酸素濃度２１［％］として補正された値がベース体積効率Ｋｖｂとして設定されている。 In the case of an internal combustion engine using a VVT mechanism as an intake valve mechanism and an exhaust valve mechanism, the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 and the ratio [Pb / Pa] between the intake air pressure Pa and the manifold pressure Pb are the same. However, since the volumetric efficiency varies depending on the operating state of the intake valve and the exhaust valve, as described above, a multi-faceted volumetric efficiency map is prepared based on the operating state of the intake VVT mechanism 14 and the measurement result is set. In these maps, as described above, the external EGR is measured in a cut state, and a value corrected as an oxygen concentration of 21 [%] is set as the base volume efficiency Kvb.

体積効率算出部５２は、吸気ＶＶＴ機構１４の作動状態ＶＶＴ＿ｉｎと、排気ＶＶＴ機構１５の作動状態ＶＶＴ＿ｅｘとから、第１の体積効率マップ群５２０ｎと第ｎの体積効率マップ群５２５ｎとその他の複数の体積効率マップ群のうちから、体積効率算出に使用するマップの選択を行い、内燃機関１の回転速度Ｎｅ、吸入空気圧Ｐａとマニホールド圧Ｐｂとの比率Ｐｂ／Ｐａの値から、該当するマップに基づいてベース体積効率Ｋｖｂを算出して出力する。 The volumetric efficiency calculation unit 52 calculates the first volumetric efficiency map group 520n, the nth volumetric efficiency map group 525n, and a plurality of other types from the operational state VVT_in of the intake VVT mechanism 14 and the operational state VVT_ex of the exhaust VVT mechanism 15. A map to be used for volumetric efficiency calculation is selected from the volumetric efficiency map group, and based on the corresponding map from the value of the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 and the ratio Pb / Pa between the intake air pressure Pa and the manifold pressure Pb. The base volume efficiency Kvb is calculated and output.

＜体積効率補正部５３の構成・作用＞
体積効率補正部５３は、体積効率算出部５２から出力されるベース体積効率Ｋｖｂとマニホールド内酸素濃度Ｒｏｘ＿ｉｎが入力され、新気量演算量体積効率Ｋｖを出力する。 <Configuration / Operation of Volumetric Efficiency Correction Unit 53>
The volumetric efficiency correction unit 53 receives the base volumetric efficiency Kvb and the in-manifold oxygen concentration Rox_in output from the volumetric efficiency calculation unit 52, and outputs a new air amount calculation amount volumetric efficiency Kv.

前述したように、ベース体積効率Ｋｖｂは、酸素濃度２１［％］とした場合の体積効率であるため、マニホールド内酸素濃度Ｒｏｘ＿ｉｎに基づいて、［Ｋｖ＝Ｋｖｂ×Ｒｏｘ＿ｉｎ／２１］の式によりベース体積効率Ｋｖｂを補正することにより、シリンダに吸入される空気に含まれる新気量割合としての新気量演算量体積効率Ｋｖを算出することが出来る。 As described above, since the base volume efficiency Kvb is the volume efficiency when the oxygen concentration is 21 [%], based on the in-manifold oxygen concentration Rox_in, the base volume efficiency Kvb is expressed by the equation [Kv = Kvb × Rox_in / 21]. By correcting the efficiency Kvb, it is possible to calculate the new air amount calculation amount volume efficiency Kv as the ratio of the new air amount contained in the air taken into the cylinder.

＜空気量算出部５４の構成・作用＞
空気量算出部５４は、内燃機関１の回転速度Ｎｅ、マニホールド圧Ｐｂ、マニホールド温度Ｔｂ、体積効率補正部５３から出力される新気量演算量体積効率Ｋｖが入力され、予め設定されている値であるシリンダ容積Ｖｃ、ガス定数Ｒを用いて、シリンダ吸入空気量Ｑｃを算出する。 <Configuration and operation of air amount calculation unit 54>
The air amount calculation unit 54 receives the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1, the manifold pressure Pb, the manifold temperature Tb, and a new air amount calculation amount volume efficiency Kv output from the volume efficiency correction unit 53, and is a preset value. The cylinder intake air amount Qc is calculated using the cylinder volume Vc and the gas constant R.

特許文献２にも記載されているが、シリンダ吸入空気量Ｑｃは下記の式（１）により計算することが可能であるが、体積効率補正部５３から出力された新気量演算量体積効率Ｋｖは、ベース体積効率Ｋｖｂが新気量割合に補正された値であるため、式（１）算出されるシリンダ吸入空気量（シリンダ流量）Ｑｃはシリンダに吸入される新気量である

ここで、Ｑｃはシリンダ吸入空気量［ｇ／ｓｅｃ］、Ｖｃはシリンダ容積［Ｌ］、Ｔ（ｎｅ）は１８０度毎のクランク角周期［ｓ］（Ｎｅより算出）、Ｒはガス定数［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、Ｔｂは対温度［Ｋ］である。 Although described in Patent Document 2, the cylinder intake air amount Qc can be calculated by the following equation (1), but the new air amount calculation amount volume efficiency Kv output from the volume efficiency correction unit 53 is calculated. Since the base volume efficiency Kvb is a value corrected to the fresh air amount ratio, the cylinder intake air amount (cylinder flow rate) Qc calculated by the equation (1) is the fresh air amount sucked into the cylinder.

Here, Qc is the cylinder intake air amount [g / sec], Vc is the cylinder volume [L], T (ne) is the crank angle period [s] (calculated from Ne) every 180 degrees, and R is the gas constant [kJ]. / (Kg · K)], Tb is the temperature vs. [K].

ＥＧＲバルブ２２を制御する事により外部ＥＧＲを吸気に導入した場合、吸気マニホールド１２内の酸素濃度は大幅に低下するが、ＥＧＲバルブ２２の製造上のばらつきにより、制御装置５０によるＥＧＲバルブ２２の制御量が同じであったとしても、吸気に還流されるＥＧＲ量は変動し、吸気マニホールド１２内の酸素濃度も変動することが考えられる。実施の形態１により、ＥＧＲ還流量の変動が生じた場合であっても、吸気マニホールド１２内の酸素濃度を用いて補正することにより、ＥＧＲバルブ２２の製造上のばらつき等の影響を受けることなく、シリンダに吸入される新気量を正確に算出することが可能となる。 When the external EGR is introduced into the intake air by controlling the EGR valve 22, the oxygen concentration in the intake manifold 12 is greatly reduced. However, due to manufacturing variations of the EGR valve 22, the control device 50 controls the EGR valve 22. Even if the amount is the same, the EGR amount recirculated to the intake air may vary, and the oxygen concentration in the intake manifold 12 may also vary. Even if the EGR recirculation amount fluctuates according to the first embodiment, it is corrected by using the oxygen concentration in the intake manifold 12 without being affected by variations in manufacturing of the EGR valve 22. It becomes possible to accurately calculate the amount of fresh air sucked into the cylinder.

次に、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置及び制御方法の処理の手順について説明する。図５は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法を説明するためのフローチャートである。図５に示すフローチャートの処理は、演算処理装置９０がＲＯＭとしての記憶装置９１１、ＲＡＭとしての記憶装置９１２に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、例えば一定の演算周期毎に繰り返し実行される。 Next, a processing procedure of the control device and control method for the internal combustion engine according to the first embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining the control device for the internal combustion engine and the control method for the internal combustion engine according to the first embodiment. The processing in the flowchart shown in FIG. 5 is repeatedly executed, for example, at regular intervals by the arithmetic processing device 90 executing software (programs) stored in the storage device 911 as a ROM and the storage device 912 as a RAM. Is done.

図５において、ステップＳ０１では、運転状態検出部５１は、前述のように、内燃機関１の運転状態を検出する運転状態検出処理（運転状態検出ステップ）を実行する。 In FIG. 5, in step S <b> 01, as described above, the operation state detection unit 51 executes an operation state detection process (operation state detection step) for detecting the operation state of the internal combustion engine 1.

次に、ステップＳ０２では、前述の体積効率算出部５２の処理が実行される。 Next, in step S02, the process of the volumetric efficiency calculation unit 52 described above is executed.

次に、ステップＳ０３では、前述の体積効率補正部５３の処理が実行される。 Next, in step S03, the processing of the volume efficiency correction unit 53 described above is executed.

次に、ステップＳ０４では、前述の空気量算出部５４の処理が実行され、シリンダ吸入空気量としてシリンダ吸入新気量の算出が行われる。 Next, in step S04, the processing of the air amount calculation unit 54 described above is executed, and the cylinder intake fresh air amount is calculated as the cylinder intake air amount.

本願は、吸気路及び排気路と、前記吸気路を開閉するスロットルバルブと、前記スロットルバルブの下流側の前記吸気路部分である吸気マニホールドに装着され、吸気マニホールド内の圧力を検出するマニホールド圧力検出部と、吸気マニホールド内の温度を検出するマニホールド温度検出部と、吸気マニホールド内の気体の酸素濃度を検出するマニホールド内酸素濃度検出部と、スロットルバルブの上流である大気の圧力を検出する大気圧力検出部と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、内燃機関の運転状態においてシリンダに吸入される空気量のシリンダ容積に対するベース体積効率が予め設定されたマップを備えた内燃機関の制御装置及びその制御方法に好適に利用することができる。 The present application relates to an intake passage and an exhaust passage, a throttle valve that opens and closes the intake passage, and a manifold pressure detector that is attached to an intake manifold, which is the intake passage portion downstream of the throttle valve, and detects the pressure in the intake manifold. , A manifold temperature detector for detecting the temperature in the intake manifold, an in-manifold oxygen concentration detector for detecting the oxygen concentration of the gas in the intake manifold, and an atmospheric pressure for detecting the atmospheric pressure upstream of the throttle valve An internal combustion engine comprising: a detection unit; an operation state detection unit that detects an operation state of the internal combustion engine; and a map in which a base volume efficiency with respect to a cylinder volume of an air amount sucked into the cylinder in the operation state of the internal combustion engine is set in advance. It can utilize suitably for a control device and its control method.

なお、前述の実施の形態１による内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法に限定されるものではなく、実施の形態１の構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the internal combustion engine control device and the internal combustion engine control method according to the first embodiment, and the configuration of the first embodiment is partially modified or the configuration is partially omitted. Is possible.

１内燃機関、２吸入空気圧センサ、６スロットルバルブ、７スロットル開度センサ、８マニホールド圧センサ、９マニホールド温度センサ、１０マニホールド内酸素濃度センサ、１１サージタンク、１２吸気マニホールド、１３インジェクタ、１４吸気ＶＶＴ機構、１５排気ＶＶＴ機構、１６点火コイル、１７排気路、１８空燃比センサ、１９触媒、２０クランク角センサ、２１ＥＧＲ通路、２２ＥＧＲバルブ、２３吸気路、２４エアクリーナ、２５シリンダ、２６クランクケース、２７ヘッドカバー、２８新気導入通路、２９ブローバイガス通路、３０ＰＣＶバルブ、５０制御装置、５１運転状態検出部、５２体積効率算出部、５３体積効率補正部、５４空気量算出部、８０エアコンディショナ制御装置、８１変速装置の制御装置、９０演算処理装置、９１１、９１２記憶装置、９２入力回路、９３出力回路、９４通信回路、１００クランク軸、１１０気体通路、１６１点火プラグ、５２０ｎ第１の体積効率マップ群、５２５ｎ第ｎの体積効率マップ群、５２００、５２０１、５２０２、５２０３、５２０４、５２０５、５２５０、５２５１、５２５２、５２５３、５２５４、５２５５体積効率マップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine, 2 intake air pressure sensor, 6 throttle valve, 7 throttle opening sensor, 8 manifold pressure sensor, 9 manifold temperature sensor, 10 manifold oxygen concentration sensor, 11 surge tank, 12 intake manifold, 13 injector, 14 intake VVT Mechanism, 15 Exhaust VVT mechanism, 16 Ignition coil, 17 Exhaust passage, 18 Air-fuel ratio sensor, 19 Catalyst, 20 Crank angle sensor, 21 EGR passage, 22 EGR valve, 23 Intake passage, 24 Air cleaner, 25 Cylinder, 26 Crankcase, 27 Head cover, 28 Fresh air introduction passage, 29 Blow-by gas passage, 30 PCV valve, 50 control device, 51 Operating state detection section, 52 Volume efficiency calculation section, 53 Volume efficiency correction section, 54 Air amount calculation section, 80 Air conditioner NA control device, 81 transmission control device, 90 arithmetic processing device, 911, 912 storage device, 92 input circuit, 93 output circuit, 94 communication circuit, 100 crankshaft, 110 gas passage, 161 spark plug, 520n first Volume efficiency map group, 525n nth volume efficiency map group, 5200, 5201, 5202, 5203, 5204, 5205, 5250, 5251, 5252, 5253, 5254, 5255 Volume efficiency map

Claims

内燃機関の吸気系を構成する吸気路を開閉するスロットルバルブと、
前記スロットルバルブの下流側の前記吸気系に装着され、前記吸気系を構成する吸気マニホールドの内部の圧力を検出するマニホールド圧力検出部と、
前記吸気マニホールドの内部の温度を検出するマニホールド温度検出部と、
前記吸気マニホールドの内部の気体の酸素濃度を検出するマニホールド内酸素濃度検出部と、
前記スロットルバルブの上流側の前記吸気系の圧力を検出する大気圧力検出部と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、
所定の酸素濃度を備えた乾燥空気状態の気体として前記内燃機関のシリンダに吸入される空気量の前記シリンダの容積に対する比率であるベース体積効率が予め設定されたマップから、前記運転状態検出部が検出した前記内燃機関の運転状態に基づいて所定のベース体積効率を算出して出力するように構成された体積効率算出部と、
前記体積効率算出部から出力された前記ベース体積効率を前記マニホールド内酸素濃度検出部が検出した酸素濃度に基づいて補正し、前記補正した値を体積効率として出力する体積効率補正部と、
前記体積効率補正部から出力された前記体積効率に基づいて、前記シリンダに新規に吸入される空気量を算出する空気量算出部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A throttle valve that opens and closes an intake passage constituting an intake system of the internal combustion engine;
A manifold pressure detector that is attached to the intake system downstream of the throttle valve and detects the pressure inside the intake manifold that constitutes the intake system;
A manifold temperature detector for detecting the temperature inside the intake manifold;
An in-manifold oxygen concentration detector for detecting the oxygen concentration of the gas inside the intake manifold;
An atmospheric pressure detector for detecting the pressure of the intake system upstream of the throttle valve;
An operating state detector for detecting an operating state of the internal combustion engine;
From the map in which the base volume efficiency, which is the ratio of the amount of air sucked into the cylinder of the internal combustion engine as the gas in the dry air state having a predetermined oxygen concentration to the volume of the cylinder, is set in advance, the operating state detection unit A volumetric efficiency calculating unit configured to calculate and output a predetermined base volumetric efficiency based on the detected operating state of the internal combustion engine;
A volume efficiency correction unit that corrects the base volume efficiency output from the volume efficiency calculation unit based on the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection unit in the manifold, and outputs the corrected value as a volume efficiency;
An air amount calculation unit that calculates an amount of air newly sucked into the cylinder based on the volume efficiency output from the volume efficiency correction unit;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising:

前記内燃機関のクランクケースから前記スロットルバルブの下流側の前記吸気系に接続されたブローバイガス通路を備え、
前記マップに設定される前記ベース体積効率は、前記ブローバイガス通路から前記吸気系に還元されたブローバイガスに含まれる湿度成分の影響により前記吸気マニホールドの内部の酸素濃度が前記所定の酸素濃度未満の値であっても、前記所定の酸素濃度を有する乾燥空気状態の気体として補正された値として前記マップに設定されている、
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 blow-by gas passage connected from the crankcase of the internal combustion engine to the intake system downstream of the throttle valve;
The base volume efficiency set in the map is such that the oxygen concentration inside the intake manifold is less than the predetermined oxygen concentration due to the influence of the humidity component contained in the blow-by gas reduced from the blow-by gas passage to the intake system. Even if it is a value, it is set in the map as a value corrected as a gas in the dry air state having the predetermined oxygen concentration,
It is characterized by
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.

前記内燃機関は、前記内燃機関の排気系から前記吸気系へ排気ガスを還流させるＥＧＲ通路を備え、
前記マップに設定される前記ベース体積効率は、前記ＥＧＲ通路から前記吸気系に還元された前記排気ガスに含まれる湿度成分の影響により前記吸気マニホールドの内部の酸素濃度が前記所定の酸素濃度未満の値であっても、前記所定の酸素濃度を有する乾燥空気状態の気体として補正された値として前記マップに設定されている、
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。 The internal combustion engine includes an EGR passage that recirculates exhaust gas from the exhaust system of the internal combustion engine to the intake system,
The base volume efficiency set in the map is such that the oxygen concentration inside the intake manifold is less than the predetermined oxygen concentration due to the influence of the humidity component contained in the exhaust gas reduced from the EGR passage to the intake system. Even if it is a value, it is set in the map as a value corrected as a gas in the dry air state having the predetermined oxygen concentration,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.

前記内燃機関は、吸気バルブの開閉タイミングを調整することが可能な吸気ＶＶＴ機構と、排気バルブの開閉タイミングを調整することができる排気ＶＶＴ機構とを備え、
前記吸気ＶＶＴ機構による前記吸気バルブの開閉タイミングの調整と、前記排気ＶＶＴ機構による前記排気バルブの開閉タイミングの調整と、のうちの少なくとも一方により、前記吸気マニホールドの内部の酸素濃度が前記所定の酸素濃度未満の値であっても、前記マップに設定される前記ベース体積効率は、前記所定の酸素濃度を有する乾燥空気状態の気体として補正された値として前記マップに設定されている、
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。 The internal combustion engine includes an intake VVT mechanism capable of adjusting the opening / closing timing of the intake valve, and an exhaust VVT mechanism capable of adjusting the opening / closing timing of the exhaust valve,
At least one of adjustment of the opening / closing timing of the intake valve by the intake VVT mechanism and adjustment of the opening / closing timing of the exhaust valve by the exhaust VVT mechanism causes the oxygen concentration inside the intake manifold to be the predetermined oxygen. Even if the value is less than the concentration, the base volume efficiency set in the map is set in the map as a value corrected as a dry air gas having the predetermined oxygen concentration.
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.

前記マップは、前記吸気ＶＶＴ機構による前記吸気バルブの開閉タイミングの調整量と前記排気ＶＶＴ機構による前記排気バルブの開閉タイミングの調整量とに対応して、前記ベース体積効率が設定されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。 In the map, the base volume efficiency is set corresponding to an adjustment amount of the opening / closing timing of the intake valve by the intake VVT mechanism and an adjustment amount of the opening / closing timing of the exhaust valve by the exhaust VVT mechanism.
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4.

所定の酸素濃度を備えた乾燥空気状態の気体として内燃機関のシリンダに吸入される空気量の前記シリンダの容積に対する比率であるベース体積効率を予めマップに設定し、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記マップから所定の前記ベース体積効率を算出し、
前記算出した前記ベース体積効率を、前記内燃機関のマニホールド内酸素濃度に基づいて補正し、
前記補正した値を体積効率とし、当該体積効率に基づいて、前記シリンダに新規に吸入される空気量を算出する、
ようにしたことを特徴とする内燃機関の制御方法。 A base volume efficiency, which is a ratio of the amount of air sucked into a cylinder of an internal combustion engine as a gas in a dry air state having a predetermined oxygen concentration to the volume of the cylinder, is set in a map in advance.
Based on the operating state of the internal combustion engine, the predetermined base volume efficiency is calculated from the map,
The calculated base volume efficiency is corrected based on the oxygen concentration in the manifold of the internal combustion engine,
The corrected value is defined as volumetric efficiency, and the amount of air newly sucked into the cylinder is calculated based on the volumetric efficiency.
A control method for an internal combustion engine, characterized in that it is configured as described above.