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JP2007040266A - Intake air amount estimation device for internal combustion engine - Google Patents

Intake air amount estimation device for internal combustion engine Download PDF

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JP2007040266A
JP2007040266A JP2005227803A JP2005227803A JP2007040266A JP 2007040266 A JP2007040266 A JP 2007040266A JP 2005227803 A JP2005227803 A JP 2005227803A JP 2005227803 A JP2005227803 A JP 2005227803A JP 2007040266 A JP2007040266 A JP 2007040266A
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JP
Japan
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air amount
intake
correction coefficient
engine
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005227803A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Itakura
英二 板倉
Zenichi Naemura
善一 苗村
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

【課題】 吸気弁の開閉弁特性を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定できる内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。
【解決手段】 機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量Mcbを推定し、同基本筒内充填空気量Mcbを、機関温度(もしくは機関冷却水温度Tw)と、機関回転数Neと、吸気弁の開閉タイミングVtと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁の作用角Saもしくはリフト量とに基づいて補正して筒内充填空気量Mcを求める、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。
【選択図】 図9
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake air amount estimation device for an internal combustion engine capable of accurately estimating the intake air amount regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, engine temperature) in an internal combustion engine capable of changing the on-off valve characteristics of the intake valve. .
A basic in-cylinder charged air amount Mcb, which is an in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature, is estimated, and the basic in-cylinder charged air amount Mcb is calculated from the engine temperature (or engine cooling water temperature Tw). ), Engine speed Ne, intake valve opening / closing timing Vt, intake pipe pressure Pme when the exhaust valve closes, intake valve operating angle Sa or lift amount, and in-cylinder filling Provided is an intake air amount estimation device for an internal combustion engine for obtaining an air amount Mc.
[Selection] Figure 9

Description

本発明は内燃機関の吸入空気量推定装置に関する。   The present invention relates to an intake air amount estimation device for an internal combustion engine.

内燃機関の吸気系を、スロットル弁、吸気管、吸気弁等の要素に分けてそれぞれの要素をモデル化して数式で表すとともに、それぞれのモデル相互間を圧力、温度、流量等を用いて関係づけることにより機関の吸入空気量(筒内充填空気量)を計算により求める、いわゆるエアモデルを用いた内燃機関の吸入空気量推定装置が知られている。   The intake system of an internal combustion engine is divided into elements such as a throttle valve, an intake pipe, an intake valve, etc., and each element is modeled and expressed by a mathematical formula, and the models are related using pressure, temperature, flow rate, etc. There is known an intake air amount estimation device for an internal combustion engine using a so-called air model that calculates an intake air amount (in-cylinder charged air amount) of an engine by calculation.

このようなエアモデルを用いた吸入空気量推定装置では、通常、大気圧、大気温以外には機関回転数とスロットル弁開度とのみによって筒内充填空気量を算出することが可能となる。この種の吸入空気量推定を行う装置の例としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。   In an intake air amount estimation device using such an air model, it is usually possible to calculate the in-cylinder charged air amount only by the engine speed and the throttle valve opening, in addition to atmospheric pressure and atmospheric temperature. An example of an apparatus that performs this kind of intake air amount estimation is disclosed in Patent Document 1, for example.

特許文献1の装置は、機関の吸気系をスロットル弁、サージタンクを含む吸気管、及び吸気弁の各要素に分けてこれらの要素をシミュレーションモデルで表すとともに、それぞれのモデル内の吸気流の圧力、温度、流量をエネルギ保存則、質量保存則等の物理法則を用いて計算するものである。筒内充填空気量は、上記により算出された吸気弁を通過する吸気流量に基づいて算出される。   In the apparatus of Patent Document 1, the engine intake system is divided into each element of a throttle valve, an intake pipe including a surge tank, and an intake valve, and these elements are represented by a simulation model, and the pressure of the intake air flow in each model The temperature and flow rate are calculated using physical laws such as energy conservation law and mass conservation law. The cylinder air charge amount is calculated based on the intake air flow rate that passes through the intake valve calculated as described above.

特許文献1の装置では、上記筒内充填空気量を算出するために用いられる吸気弁を通過する吸気流量が吸気管内圧力を変数とする一次関数により算出されるようになっている。そしてこの一次関数は機関運転状態毎に変化するものであり、一次関数を特定するための比例係数及び定数は機関回転数毎及びバルブタイミング毎(すなわちバルブオーバーラップ期間毎)に適合されマップ化されている。   In the device of Patent Document 1, the intake air flow rate that passes through the intake valve used to calculate the cylinder air charge amount is calculated by a linear function with the intake pipe pressure as a variable. This linear function changes for each engine operating state, and the proportionality coefficient and constant for specifying the linear function are adapted and mapped for each engine speed and each valve timing (that is, every valve overlap period). ing.

特開2001−41095号公報JP 2001-41095 A

ところが、このマップ化(すなわち、マップの作成)に際して、上記比例係数及び定数は、機関温度が暖機後の特定温度である場合の内燃機関に対して適合されるため、例えば機関始動直後等の機関の冷間時においてはその時の機関運転状態に基づいて特定された一次関数を使用しても正確な吸気弁を通過する吸気流量を算出できず、その結果、上記筒内充填空気量を正確に算出できない場合がある。   However, at the time of mapping (that is, creation of the map), the proportional coefficient and constant are adapted to the internal combustion engine when the engine temperature is a specific temperature after warming up. When the engine is cold, it is not possible to calculate an accurate intake flow rate that passes through the intake valve even if a linear function specified based on the engine operating state at that time is used. May not be calculated.

このような機関温度の違いにより生じる誤差を補正するためには、上記一次関数に基づいて算出された筒内充填空気量に機関温度と相関のある機関冷却水温度に基づいて決定される補正係数を乗算するという方法が考えられる。しかしながら実際には、バルブタイミングや吸気管内圧力等が異なると吸気ポート内に逆流する既燃ガスの量が異なるために機関温度の違いが筒内充填空気量に与える影響も異なるので、単純に機関冷却水温度のみに基づいて決定される補正係数を上記一次関数に基づいて算出された上記筒内充填空気量に乗算しても充分な補正を行うことが出来ない場合がある。   In order to correct such an error caused by the difference in engine temperature, a correction coefficient determined based on the engine coolant temperature correlated with the engine temperature in the cylinder charge air amount calculated based on the linear function. The method of multiplying can be considered. However, in practice, if the valve timing, intake pipe pressure, etc. are different, the amount of burnt gas that flows back into the intake port differs, so the effect of the difference in engine temperature on the in-cylinder charged air amount also differs. In some cases, sufficient correction cannot be performed by multiplying the in-cylinder charged air amount calculated based on the linear function by a correction coefficient determined based only on the cooling water temperature.

すなわち、吸気ポート内に逆流した既燃ガスはそこで放熱し収縮することになるのであるが、この現象の筒内充填空気量に与える影響は機関温度の他、逆流する既燃ガスの量によっても異なる。このため、バルブタイミングや吸気管内圧力等が異なり吸気ポート内に逆流する既燃ガスの量が異なると機関温度の違いが同程度であっても筒内充填空気量に与える影響は異なることになる。そのため、上記一次関数に基づいて算出された上記筒内充填空気量に単純に機関冷却水温度のみに基づいて決定される補正係数を乗算しても充分な補正を行うことが出来ない場合がある。   That is, the burnt gas that has flowed back into the intake port radiates heat and contracts there, but the effect of this phenomenon on the amount of charged air in the cylinder depends on the amount of burnt gas that flows back in addition to the engine temperature. Different. For this reason, if the valve timing, the pressure in the intake pipe, etc. are different and the amount of burnt gas flowing back into the intake port is different, the effect on the in-cylinder charged air amount will be different even if the difference in engine temperature is the same. . Therefore, there is a case where sufficient correction cannot be performed even if the cylinder charge air amount calculated based on the linear function is simply multiplied by a correction coefficient determined based only on the engine coolant temperature. .

また、機関温度の違いは吸入される空気の温度にも影響を与え、このことも上述したような機関温度の違いにより生じる誤差の要因となっている。ここで吸入される空気の温度変化は吸気ポート壁面等との熱伝達により生じるものであるが、その熱伝達率は吸気流速に依存することがわかっている。そして実際の伝熱量は吸気流速に大きな影響を受ける。このようなことから、より適切な補正を実施する方法として、上記一次関数に基づいて算出された筒内充填空気量に乗算する補正係数を機関回転数に応じて変化させることが考えられる。   Further, the difference in engine temperature also affects the temperature of the intake air, which is also a cause of errors caused by the difference in engine temperature as described above. Although the temperature change of the air suck | inhaled here arises by heat transfer with an intake port wall surface etc., it turns out that the heat transfer rate is dependent on an intake flow velocity. The actual heat transfer is greatly influenced by the intake air flow velocity. For this reason, as a method of performing more appropriate correction, it is conceivable to change the correction coefficient for multiplying the cylinder air charge amount calculated based on the linear function in accordance with the engine speed.

しかしながら、例えば吸気弁の作用角(もしくはリフト量)を変更することが可能な内燃機関においては、同一機関回転数、同一筒内充填空気量であっても吸気流速が異なり、したがって上記熱伝達率や伝熱量が異なる場合がある。このようなことから、上記一次関数に基づいて算出された筒内充填空気量に乗算する補正係数を単純に機関回転数に応じて変化させてもより適切な補正を実施することが出来ない場合がある。   However, for example, in an internal combustion engine in which the operating angle (or lift amount) of the intake valve can be changed, the intake air flow rate is different even at the same engine speed and the same cylinder air charge amount. And heat transfer may vary. For this reason, even when the correction coefficient for multiplying the in-cylinder charged air amount calculated based on the linear function is simply changed according to the engine speed, more appropriate correction cannot be performed. There is.

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気弁の開閉弁特性を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定できる内燃機関の吸入空気量推定装置を提供することである。なお、本出願において「開閉弁特性」とは作用角、リフト量及び開閉タイミングのうちの少なくとも一つを意味することとする。   The present invention has been made in view of the above points, and the object thereof is an internal combustion engine that can change the on-off valve characteristics of the intake valve, regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). An object of the present invention is to provide an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that can accurately estimate an intake air amount. In the present application, the “open / close valve characteristic” means at least one of an operating angle, a lift amount, and an open / close timing.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   The present invention provides an intake air amount estimating device for an internal combustion engine described in each claim as a means for solving the above-mentioned problems.

請求項1に記載の発明は、機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、同基本筒内充填空気量を、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力とに基づいて補正して筒内充填空気量を求める、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   According to the first aspect of the present invention, the basic in-cylinder charged air amount, which is the in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature, is estimated, and the basic in-cylinder charged air amount is determined as the engine temperature and the engine speed. Provided is an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates a cylinder charge air amount by performing correction based on the number, the opening / closing timing of the intake valve, and the pressure in the intake pipe when the exhaust valve closes.

機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量をまず推定し、その基本筒内充填空気量を補正して実際の筒内充填空気量を求める場合において、吸気弁の開閉タイミングを変更できる場合には、機関温度及び機関回転数のみに基づいて補正を行っても充分な精度の筒内充填空気量が得られない場合がある。そしてこれは主に、吸気弁の開閉タイミングを変更できる場合には、吸気弁の開閉タイミングの違い等によって筒内から吸気ポート内へ逆流するガスの量が異なるためであると考えられる。   In the case of first estimating the basic cylinder filling air amount, which is the cylinder filling air amount when the engine temperature is a specific temperature, and correcting the basic cylinder filling air amount to obtain the actual cylinder filling air amount, If the opening / closing timing of the intake valve can be changed, there may be a case where the cylinder charge air amount with sufficient accuracy cannot be obtained even if correction is performed based only on the engine temperature and the engine speed. This is presumably because, when the opening / closing timing of the intake valve can be changed, the amount of gas flowing back from the cylinder into the intake port varies depending on the opening / closing timing of the intake valve.

これに対し、請求項1に記載の発明では上述したように、上記基本筒内充填空気量が、機関温度と機関回転数の他、筒内から吸気ポート内へ逆流するガスの量に特に大きな影響を与える吸気弁の開閉タイミングと排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力とにも基づいて補正されるようになっている。したがって、このようにすることによって吸気弁の開閉タイミングを変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   On the other hand, in the first aspect of the invention, as described above, the basic cylinder charge air amount is particularly large in addition to the engine temperature and the engine speed, as well as the amount of gas flowing backward from the cylinder into the intake port. Correction is also made based on the opening / closing timing of the intake valve that has an influence and the pressure in the intake pipe when the exhaust valve is closed. Therefore, in this way, in the internal combustion engine that can change the opening / closing timing of the intake valve, the intake air amount can be accurately estimated regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature).

請求項2に記載の発明は、機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、同基本筒内充填空気量を、機関温度と、機関回転数と、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて補正して筒内充填空気量を求める、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   According to the second aspect of the present invention, the basic cylinder charge air amount, which is the cylinder charge air amount when the engine temperature is the specific temperature, is estimated, and the basic cylinder charge air amount is determined as the engine temperature and the engine rotation. Provided is an intake air amount estimation device for an internal combustion engine that calculates the amount of air charged in a cylinder by correcting based on the number, the pressure in the intake pipe when the exhaust valve closes, and the operating angle or lift amount of the intake valve .

機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量をまず推定し、その基本筒内充填空気量を補正して実際の筒内充填空気量を求める場合において、吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる場合には、機関温度や機関回転数のみに基づいて補正を行っても充分な精度の筒内充填空気量が得られない場合がある。そしてこれは、吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更することによって上述した逆流ガスの量が変化することの他、上記作用角もしくはリフト量の変更によって吸気流速が異なることが原因であると考えられる。   In the case of first estimating the basic cylinder filling air amount, which is the cylinder filling air amount when the engine temperature is a specific temperature, and correcting the basic cylinder filling air amount to obtain the actual cylinder filling air amount, When the operating angle or lift amount of the intake valve can be changed, there may be a case where the cylinder charge air amount with sufficient accuracy cannot be obtained even if correction is performed based only on the engine temperature or the engine speed. This is considered to be caused by the fact that the flow rate of intake air varies depending on the change in the working angle or lift amount in addition to the change in the amount of backflow gas described above by changing the working angle or lift amount of the intake valve. It is done.

これに対し、請求項2に記載の発明では上述したように、上記基本筒内充填空気量が、機関温度と機関回転数の他、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と吸気弁の作用角もしくはリフト量とにも基づいて補正されるようになっている。したがって、このようにすることによって吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   On the other hand, in the invention according to claim 2, as described above, the basic cylinder charge air amount includes not only the engine temperature and the engine speed, but also the intake pipe internal pressure when the exhaust valve closes and the intake valve pressure. Correction is also made based on the operating angle or the lift amount. Therefore, in this way, in an internal combustion engine that can change the operating angle or lift amount of the intake valve, the intake air amount can be accurately estimated regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). Become.

請求項3に記載の発明は、機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、同基本筒内充填空気量を、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて補正して筒内充填空気量を求める、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, the basic cylinder charge air amount, which is the cylinder charge air amount when the engine temperature is a specific temperature, is estimated, and the basic cylinder charge air amount is determined as the engine temperature and the engine speed. The intake air amount of the internal combustion engine, which is corrected based on the number, the opening / closing timing of the intake valve, the pressure in the intake pipe when the exhaust valve closes, and the operating angle or lift amount of the intake valve An air amount estimation device is provided.

請求項3に記載の発明では、吸気弁の開閉タイミングを変更でき、且つ吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる場合において、上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量が補正され筒内充填空気量が求められるようになっている。したがって、請求項3に記載の発明によれば、吸気弁の開閉タイミングを変更でき、且つ吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   In the third aspect of the invention, when the opening / closing timing of the intake valve can be changed and the working angle or lift amount of the intake valve can be changed, the difference in the amount of backflow gas and the difference in the intake flow velocity are taken into consideration. The basic in-cylinder charged air amount is corrected to obtain the in-cylinder charged air amount. Therefore, according to the third aspect of the invention, in the internal combustion engine in which the opening / closing timing of the intake valve can be changed and the working angle or lift amount of the intake valve can be changed, the internal combustion engine temperature state (that is, the engine temperature) is changed. Regardless, the intake air amount can be accurately estimated.

請求項4及び5に記載の発明では請求項1または3に記載の発明において、上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記吸気弁の開閉タイミングが進角されているほど上記補正係数が大きくなるようになっている。   According to a fourth and fifth aspect of the invention, in the first or third aspect of the invention, the in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient. When the temperature is lower than the specific temperature, the correction coefficient increases as the intake valve opening / closing timing is advanced.

上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、上述した逆流ガスの収縮する度合は大きくなる。また、上記吸気弁の開閉タイミングが進角されているほど上述した逆流ガスの量は多くなる傾向があり、したがって上記機関温度の違いの影響は大きくなる。このようなことから、請求項4及び5に記載の発明のようにすることによって、吸入空気量の推定精度を向上することができる。   When the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of contraction of the backflow gas described above is greater than when the engine temperature is the specific temperature. Further, as the opening / closing timing of the intake valve is advanced, the amount of the backflow gas described above tends to increase, and therefore the influence of the difference in engine temperature increases. For this reason, the estimation accuracy of the intake air amount can be improved by using the inventions according to claims 4 and 5.

請求項6に記載の発明では請求項2、3及び5の何れかに記載の発明において、上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記吸気弁の作用角もしくはリフト量が大きいほど上記補正係数が小さくなるようになっている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second, third and fifth aspects, the in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient. When the temperature is lower than the specific temperature, the correction coefficient decreases as the operating angle or lift amount of the intake valve increases.

上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、吸入される空気の膨張する度合は小さくなる。また、上記吸気弁の作用角もしくはリフト量が大きいほど上述した吸気流速は速くなる傾向があり、吸気流速が速いほど結果的には吸入される空気への伝熱量が減少し吸入される空気の温度変化は小さくなる傾向があるので上記機関温度の違いの影響は小さくなる。このようなことから、請求項6に記載の発明のようにすることによって、吸入空気量の推定精度を向上することができる。   When the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of expansion of the sucked air is smaller than when the engine temperature is the specific temperature. In addition, as the operating angle or lift amount of the intake valve increases, the intake flow rate described above tends to increase. As the intake flow rate increases, the amount of heat transfer to the intake air decreases, resulting in a decrease in the intake air. Since the temperature change tends to be small, the influence of the difference in the engine temperature is small. For this reason, the estimation accuracy of the intake air amount can be improved by performing the invention according to the sixth aspect.

請求項7に記載の発明では請求項1から6の何れかの発明において、上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、同補正係数は上記機関温度が高いほど小さくなるようになっている。
上記機関温度が高いほど、上述した逆流ガスの収縮する度合は小さくなり、また吸入される空気の膨張する度合は大きくなる。このようなことから、請求項7に記載の発明のようにすることによって、吸入空気量の推定精度を向上することができる。
According to a seventh aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient, and the correction coefficient is determined by the engine. The higher the temperature, the smaller.
The higher the engine temperature, the smaller the degree of contraction of the backflow gas described above, and the greater the degree of expansion of the sucked air. For this reason, according to the seventh aspect of the present invention, it is possible to improve the estimation accuracy of the intake air amount.

請求項8に記載の発明では請求項1から7の何れかに記載の発明において、上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関回転数が高いほど上記補正係数が小さくなるようになっている。   In the invention according to claim 8, in the invention according to any one of claims 1 to 7, the cylinder air charge amount is obtained by multiplying the basic cylinder air charge amount by a correction coefficient, and the engine temperature is When the temperature is lower than the specific temperature, the correction coefficient decreases as the engine speed increases.

上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、吸入される空気の膨張する度合は小さくなる。また、上記機関回転数が高いほど上述した吸気流速は速くなる傾向があり、吸気流速が速いほど結果的には吸入される空気への伝熱量が減少し吸入される空気の温度変化は小さくなる傾向があるので上記機関温度の違いの影響は小さくなる。このようなことから、請求項8に記載の発明のようにすることによって、吸入空気量の推定精度を向上することができる。   When the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of expansion of the sucked air is smaller than when the engine temperature is the specific temperature. In addition, the higher the engine speed, the higher the intake flow rate described above, and the higher the intake flow rate, the smaller the amount of heat transfer to the intake air and the smaller the temperature change of the intake air. Since there is a tendency, the influence of the difference in the engine temperature is small. For this reason, the estimation accuracy of the intake air amount can be improved by using the invention according to the eighth aspect.

請求項9に記載の発明では請求項1から8の何れかに記載の発明において、上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力が大きいほど上記補正係数が小さくなるようになっている。   The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient, and the engine temperature is When the temperature is lower than the specific temperature, the correction coefficient decreases as the pressure in the intake pipe when the exhaust valve closes increases.

上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、上述した逆流ガスの収縮する度合は大きくなる。また、上記排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力が大きいほど上述した逆流ガスの量は少なくなる傾向があり、したがって上記機関温度の違いの影響は小さくなる。このようなことから、請求項9に記載の発明のようにすることによって、吸入空気量の推定精度を向上することができる。   When the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of contraction of the backflow gas described above is greater than when the engine temperature is the specific temperature. Further, the larger the intake pipe pressure when the exhaust valve is closed, the smaller the amount of the backflow gas described above tends to be, and therefore the influence of the difference in the engine temperature becomes smaller. For this reason, the estimation accuracy of the intake air amount can be improved by using the invention according to the ninth aspect.

請求項10に記載の発明は、機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、同基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、上記補正係数は、機関温度と機関回転数とに基づいて定まる第1の補正係数と、機関温度と吸気弁の開閉タイミングとに基づいて定まる第2の補正係数と、機関温度と排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力とに基づいて定まる第3の補正係数と、機関温度と吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる第4の補正係数とのうちの少なくとも二つの補正係数の積であるか、または上記第2から第4の補正係数のうちの何れかである、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   According to a tenth aspect of the present invention, a basic cylinder charge air amount, which is an in-cylinder charge air amount when the engine temperature is a specific temperature, is estimated, and the basic cylinder charge air amount is multiplied by a correction coefficient to generate a cylinder. An intake air amount estimation apparatus for an internal combustion engine for determining an internal charge air amount, wherein the correction coefficient includes a first correction coefficient determined based on an engine temperature and an engine speed, an engine temperature, and an intake valve opening / closing timing. The second correction coefficient determined based on the engine temperature, the third correction coefficient determined based on the engine temperature and the intake pipe pressure when the exhaust valve closes, and the engine temperature and the operating angle or lift amount of the intake valve An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, which is a product of at least two correction coefficients of a fourth correction coefficient determined based on the first correction coefficient or one of the second to fourth correction coefficients. provide.

請求項10に記載の発明によれば、吸気弁の開閉弁特性を変更できる場合において、必要もしくは状況に応じて、上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量を補正し筒内充填空気量を求めることができる。したがって請求項10に記載の発明によっても、吸気弁の開閉弁特性を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   According to the tenth aspect of the present invention, when the on-off valve characteristics of the intake valve can be changed, the basic cylinder is considered in consideration of the difference in the amount of the backflow gas and the difference in the intake flow velocity according to necessity or situation. The in-cylinder air amount can be obtained by correcting the in-cylinder air amount. Therefore, according to the invention as set forth in claim 10, in an internal combustion engine that can change the on-off valve characteristics of the intake valve, it is possible to accurately estimate the intake air amount regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). It becomes.

また、請求項10に記載の発明では、上記第1から第4の補正係数が個別に定められるようになっている。このようにすると、例えば各補正係数をマップもしくは関数から求めるようにする場合において、マップの引数の数もしくは関数中の変数の数を低減することができるので適合工数を低減することができると共に、制御実行時における制御負荷を低減することができる。更に、各補正係数に対応する運転状態を表すパラメータ(すなわち例えば、吸気弁の開閉タイミングや排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力等)の影響を選択的に考慮するようにできるので、より多様な状況に対する適用が容易になり、より多様な状況において適切に上記基本筒内充填空気量を補正して筒内充填空気量を求めることができる。   In the invention described in claim 10, the first to fourth correction coefficients are individually determined. In this way, for example, when each correction coefficient is obtained from a map or function, the number of arguments in the map or the number of variables in the function can be reduced, so that the matching man-hour can be reduced. The control load during control execution can be reduced. Furthermore, since the influence of the parameters (that is, the intake valve opening / closing timing or the intake pipe pressure when the exhaust valve closes) corresponding to each correction coefficient can be selectively considered, Application to various situations is facilitated, and the cylinder interior charge air amount can be obtained by appropriately correcting the basic cylinder fill air amount in more various situations.

請求項11に記載の発明は、機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、同基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、上記補正係数は、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量の違いとに起因して生ずる誤差について補正する逆流ガス補正係数であるか、または、同逆流ガス補正係数と、機関温度と機関回転数とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと吸気流速の違いとに起因して生じる誤差について補正する吸入空気補正係数との積である、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   According to an eleventh aspect of the present invention, a basic cylinder charge air amount, which is an in-cylinder charge air amount when the engine temperature is a specific temperature, is estimated, and the basic cylinder charge air amount is multiplied by a correction coefficient to generate a cylinder. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine for obtaining an internal charge air amount, wherein the correction coefficient includes engine temperature, engine speed, intake valve opening / closing timing, and intake pipe internal pressure when the exhaust valve is closed Is a backflow gas correction coefficient that corrects for errors caused by differences in engine temperature and differences in the amount of gas that flows back from the cylinder into the intake port. The product of a backflow gas correction coefficient and an intake air correction coefficient that is determined based on the engine temperature and the engine speed and corrects errors caused by the difference in engine temperature and the difference in intake flow velocity. , Intake air volume estimation of internal combustion engine To provide a device.

請求項11に記載の発明によれば、吸気弁の開閉タイミングを変更できる場合において、より実際の現象に即して上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量が補正され筒内充填空気量が求められるようになっている。したがって、請求項11に記載の発明によれば、吸気弁の開閉タイミングを変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   According to the eleventh aspect of the present invention, in the case where the opening / closing timing of the intake valve can be changed, the basic cylinder is considered in consideration of the difference in the amount of the backflow gas and the difference in the intake flow velocity in accordance with the actual phenomenon. The in-cylinder charged air amount is corrected to obtain the in-cylinder charged air amount. Therefore, according to the invention described in claim 11, in the internal combustion engine that can change the opening / closing timing of the intake valve, the intake air amount can be accurately estimated regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). It becomes possible.

また、請求項11に記載の発明では、上記逆流ガス補正係数と上記吸入空気補正係数とが個別に定められるようになっている。このようにすると、上記逆流ガスの量に関連する影響と上記吸気流速に関連する影響とを選択的に考慮するようにできるので、より多様な状況に対する適用が容易になり、より多様な状況において適切に上記基本筒内充填空気量を補正して筒内充填空気量を求めることができる。   In the invention as set forth in claim 11, the backflow gas correction coefficient and the intake air correction coefficient are individually determined. In this way, the influence related to the amount of the backflow gas and the influence related to the intake air flow velocity can be selectively taken into consideration, so that it can be easily applied to a wider variety of situations. The in-cylinder charged air amount can be obtained by appropriately correcting the basic in-cylinder charged air amount.

請求項12に記載の発明は、機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、同基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、上記補正係数は、機関温度と、機関回転数と、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量の違いとに起因して生ずる誤差について補正する逆流ガス補正係数と、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと吸気流速の違いとに起因して生じる誤差について補正する吸入空気補正係数とのうちの一方であるか、または、これらの補正係数の積である、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   According to a twelfth aspect of the present invention, a basic in-cylinder charged air amount that is an in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature is estimated, and the basic in-cylinder charged air amount is multiplied by a correction coefficient to generate a cylinder. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine for determining an internal charge air amount, wherein the correction coefficient includes the engine temperature, the engine speed, the intake pipe internal pressure when the exhaust valve is closed, and the intake valve working angle. Alternatively, a correction coefficient that is determined based on the lift amount and a reverse flow gas correction coefficient that corrects for an error caused by a difference in engine temperature and a difference in the amount of gas flowing back from the cylinder into the intake port, and an engine temperature And a correction coefficient determined based on the engine speed and the intake valve operating angle or lift amount, and an intake air correction coefficient that corrects for errors caused by differences in engine temperature and intake flow velocity. Or one of them Is the product of the correction coefficient, to provide an intake air quantity estimation apparatus for an internal combustion engine.

請求項12に記載の発明によれば、吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる場合において、より実際の現象に即して上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量が補正され筒内充填空気量が求められるようになっている。したがって、請求項12に記載の発明によれば、吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   According to the twelfth aspect of the present invention, when the operating angle or the lift amount of the intake valve can be changed, the above-described difference in the amount of backflow gas and the difference in the intake flow velocity are taken into account in accordance with the actual phenomenon. The basic in-cylinder charged air amount is corrected to obtain the in-cylinder charged air amount. Therefore, according to the twelfth aspect of the present invention, in the internal combustion engine that can change the operating angle or lift amount of the intake valve, the intake air amount is accurately estimated regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). It becomes possible to do.

また、請求項12に記載の発明においても請求項11に記載の発明と同様、上記逆流ガス補正係数と上記吸入空気補正係数とが個別に定められるようになっている。このようにすると、請求項11に記載の発明の場合と同様、上記逆流ガスの量に関連する影響と上記吸気流速に関連する影響とを選択的に考慮するようにできるので、より多様な状況に対する適用が容易になり、より多様な状況において適切に上記基本筒内充填空気量を補正して筒内充填空気量を求めることができる。   Further, in the invention described in claim 12, as in the invention described in claim 11, the backflow gas correction coefficient and the intake air correction coefficient are individually determined. In this case, as in the case of the invention described in claim 11, since the influence related to the amount of the backflow gas and the influence related to the intake flow velocity can be selectively taken into consideration, more various situations are possible. Therefore, it is possible to obtain the in-cylinder charged air amount by appropriately correcting the basic in-cylinder charged air amount in more various situations.

請求項13に記載の発明は、機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、同基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、上記補正係数は、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量の違いとに起因して生ずる誤差について補正する逆流ガス補正係数と、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと吸気流速の違いとに起因して生じる誤差について補正する吸入空気補正係数とのうちの一方であるか、または、これらの補正係数の積である、内燃機関の吸入空気量推定装置を提供する。   According to a thirteenth aspect of the present invention, a basic cylinder charge air amount that is an in-cylinder charge air amount when the engine temperature is a specific temperature is estimated, and the basic cylinder charge air amount is multiplied by a correction coefficient to generate a cylinder. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine for obtaining an internal charge air amount, wherein the correction coefficient includes engine temperature, engine speed, intake valve opening / closing timing, and intake pipe internal pressure when the exhaust valve is closed And a correction coefficient that is determined based on the working angle or lift amount of the intake valve and corrects for an error caused by a difference in engine temperature and a difference in the amount of gas flowing back from the cylinder into the intake port. A correction coefficient that is determined based on the gas correction coefficient, engine temperature, engine speed, intake valve operating angle or lift amount, and corrects errors caused by differences in engine temperature and intake flow velocity. The intake air correction coefficient While the either of the inner or the product of the correction coefficient, to provide an intake air quantity estimation apparatus for an internal combustion engine.

請求項13に記載の発明によれば、吸気弁の開閉タイミングを変更でき、且つ吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる場合において、より実際の現象に即して上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量が補正され筒内充填空気量が求められるようになっている。したがって、請求項13に記載の発明によれば、吸気弁の開閉タイミングを変更でき、且つ吸気弁の作用角もしくはリフト量を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   According to the invention of claim 13, when the opening / closing timing of the intake valve can be changed and the operating angle or lift amount of the intake valve can be changed, the amount of the backflow gas described above in accordance with the actual phenomenon can be further increased. The basic in-cylinder charged air amount is corrected in consideration of the difference and the difference in the intake flow velocity, and the in-cylinder charged air amount is obtained. Therefore, according to the invention described in claim 13, in the internal combustion engine that can change the opening / closing timing of the intake valve and can change the operating angle or lift amount of the intake valve, the internal combustion engine is brought into a temperature state (that is, the engine temperature). Regardless, the intake air amount can be accurately estimated.

また、請求項13に記載の発明においても請求項11及び12に記載の発明と同様、上記逆流ガス補正係数と上記吸入空気補正係数とが個別に定められるようになっている。このようにすると、請求項11及び12に記載の発明の場合と同様、上記逆流ガスの量に関連する影響と上記吸気流速に関連する影響とを選択的に考慮するようにできるので、より多様な状況に対する適用が容易になり、より多様な状況において適切に上記基本筒内充填空気量を補正して筒内充填空気量を求めることができる。   In the invention as set forth in claim 13, as in the inventions according to claims 11 and 12, the backflow gas correction coefficient and the intake air correction coefficient are individually determined. In this way, as in the case of the inventions described in claims 11 and 12, the influence related to the amount of the backflow gas and the influence related to the intake flow velocity can be selectively taken into consideration, so that a wider variety can be obtained. Therefore, it is possible to easily correct the basic in-cylinder charged air amount and obtain the in-cylinder charged air amount in more various situations.

各請求項に記載の発明は、吸気弁の開閉弁特性を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定できるという共通の効果を奏する。   The invention described in each claim has a common effect that, in an internal combustion engine that can change the on-off valve characteristics of the intake valve, the intake air amount can be accurately estimated regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). Play.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一または類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
図1は本発明の内燃機関の吸入空気量推定装置を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合の一例を示す概略図である。なお、本発明は別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用してもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar components are denoted by common reference numerals.
FIG. 1 is a schematic view showing an example in which the intake air amount estimation device for an internal combustion engine of the present invention is applied to a direct injection spark ignition internal combustion engine. The present invention may also be applied to other spark ignition internal combustion engines and compression ignition internal combustion engines.

図1に示したように、機関本体1はシリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。   As shown in FIG. 1, the engine body 1 includes a cylinder block 2, a piston 3 that reciprocates within the cylinder block 2, and a cylinder head 4 fixed on the cylinder block 2. A combustion chamber 5 is formed between the piston 3 and the cylinder head 4. The cylinder head 4 is provided with an intake valve 6, an intake port 7, an exhaust valve 8, and an exhaust port 9 for each cylinder.

図1に示したようにシリンダブロック2には機関冷却水温度を検出する冷却水温度センサ27が設けられている。また、シリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。またピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。なお、図1中のFは、燃焼室5内に噴射された燃料を示している。   As shown in FIG. 1, the cylinder block 2 is provided with a cooling water temperature sensor 27 for detecting the engine cooling water temperature. A spark plug 10 is disposed at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve 11 is disposed around the inner wall surface of the cylinder head 4. A cavity 12 extending from the lower side of the fuel injection valve 11 to the lower side of the spark plug 10 is formed on the top surface of the piston 3. Note that F in FIG. 1 indicates the fuel injected into the combustion chamber 5.

吸気弁6には、同弁の開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更機構23が設けられている。また、吸気弁6には、同弁の作用角を変更する作用角変更機構25も設けられている。なお、本実施形態では、吸気弁6の作用角を変更すると、同時に吸気弁6のリフト量も変更されるようになっている。より詳細には吸気弁6の作用角を大きくすると吸気弁6のリフト量が大きくなり、吸気弁6の作用角を小さくすると吸気弁6のリフト量が小さくなるようになっている。この意味で本実施形態では上記作用角変更機構25はリフト量変更機構であるとも言える。但し、以下では説明を簡単にするために作用角を用いて説明する。   The intake valve 6 is provided with a valve timing changing mechanism 23 for changing the opening / closing timing of the valve. The intake valve 6 is also provided with a working angle changing mechanism 25 that changes the working angle of the valve. In the present embodiment, when the operating angle of the intake valve 6 is changed, the lift amount of the intake valve 6 is also changed at the same time. More specifically, when the operating angle of the intake valve 6 is increased, the lift amount of the intake valve 6 is increased, and when the operating angle of the intake valve 6 is decreased, the lift amount of the intake valve 6 is decreased. In this sense, in this embodiment, it can be said that the operating angle changing mechanism 25 is a lift amount changing mechanism. However, in the following, in order to simplify the description, description will be made using the working angle.

なお、本実施形態の変形例では作用角のみ、もしくはリフト量のみが変更されるようになっていてもよい。また本実施形態の変形例では、吸気弁6にバルブタイミング変更機構23と作用角変更機構25の何れか一方のみが設けられていてもよい。   In the modification of the present embodiment, only the operating angle or only the lift amount may be changed. In the modification of the present embodiment, the intake valve 6 may be provided with only one of the valve timing changing mechanism 23 and the operating angle changing mechanism 25.

各気筒の吸気ポート7は下流側の吸気管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は上流側の吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。上記吸気管15内にはステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。一方、各気筒の排気ポート9は排気管19に連結され、この排気管19は排気浄化装置20に連結される。   The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 14 via a downstream intake pipe 13, and the surge tank 14 is connected to an air cleaner 16 via an upstream intake pipe 15. A throttle valve 18 driven by a step motor 17 is disposed in the intake pipe 15. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to an exhaust pipe 19, and the exhaust pipe 19 is connected to an exhaust purification device 20.

電子制御ユニット(ECU)31はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36及び出力ポート37を具備する。   The electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a bidirectional bus 32, a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an input. A port 36 and an output port 37 are provided.

スロットル弁18の開度を検出するためのスロットル開度センサ43と、内燃機関の周囲の大気の圧力、または吸気管15に吸入される空気の圧力(吸気圧)を検出するための大気圧センサ44と、内燃機関の周囲の大気の温度、または吸気管15に吸入される空気の温度(吸気温)を検出するための大気温センサ45とが設けられ、これらセンサの出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。   A throttle opening sensor 43 for detecting the opening of the throttle valve 18 and an atmospheric pressure sensor for detecting the pressure of the atmosphere around the internal combustion engine or the pressure of the air taken into the intake pipe 15 (intake pressure). 44 and an atmospheric temperature sensor 45 for detecting the temperature of the atmosphere around the internal combustion engine or the temperature of the air taken into the intake pipe 15 (intake air temperature), and the output voltage of these sensors corresponds to the corresponding AD. The signal is input to the input port 36 via the converter 38.

アクセルペダル46にはアクセルペダル46の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ47が接続され、負荷センサ47の出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、上述した冷却水温度センサ27の出力電圧も対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。クランク角センサ48は例えばクランクシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35ではこのクランク角センサ48の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11及びステップモータ17等に接続される。また、バルブタイミング変更機構23及び作用角変更機構25も電子制御ユニット(ECU)31によって制御される。   A load sensor 47 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 46 is connected to the accelerator pedal 46, and the output voltage of the load sensor 47 is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. Further, the output voltage of the cooling water temperature sensor 27 described above is also input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. For example, the crank angle sensor 48 generates an output pulse every time the crankshaft rotates 30 degrees, and the output pulse is input to the input port 36. The CPU 35 calculates the engine speed from the output pulse of the crank angle sensor 48. On the other hand, the output port 37 is connected to the spark plug 10, the fuel injection valve 11, the step motor 17 and the like via a corresponding drive circuit 39. The valve timing changing mechanism 23 and the operating angle changing mechanism 25 are also controlled by an electronic control unit (ECU) 31.

ところで、近年、内燃機関の吸気系をモデル化すると共にそれらモデルに対してエネルギ保存則、質量保存側、状態方程式等を適用して機関の吸入空気量(筒内充填空気量)を算出するようにした内燃機関の吸入空気量推定装置が公知となっている。このような吸入空気量推定装置においては、例えば、内燃機関の吸気系について、スロットルモデル、吸気管モデル、吸気弁モデル等が構築され、これら各モデルを用いることによりスロットル弁開度、大気圧、及び大気温度等から筒内充填空気量が求められる。そして、このような吸入空気量推定装置を備えた内燃機関では、このようにして求めた筒内充填空気量に基づいて各種制御が実施される。   By the way, in recent years, an intake system of an internal combustion engine is modeled and an intake air amount (cylinder charged air amount) of the engine is calculated by applying an energy conservation law, a mass conservation side, a state equation, and the like to the models. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine is known. In such an intake air amount estimation device, for example, a throttle model, an intake pipe model, an intake valve model, etc. are constructed for the intake system of the internal combustion engine, and by using these models, the throttle valve opening, the atmospheric pressure, In addition, the amount of air filled in the cylinder is obtained from the atmospheric temperature and the like. In the internal combustion engine provided with such an intake air amount estimation device, various controls are performed based on the in-cylinder charged air amount thus obtained.

そして本実施形態においても、図1に示したような構成においてモデルを用いた吸入空気量の推定が行われ、その値に基づいた制御が行われるのであるが、本実施形態の特徴的部分の説明の前に、ここでまず、本実施形態の吸入空気量推定装置の前提部分となる吸入空気量モデルM20を用いた場合について説明する。   Also in the present embodiment, the intake air amount is estimated using a model in the configuration as shown in FIG. 1, and control based on the value is performed. Prior to the description, the case where the intake air amount model M20, which is a premise part of the intake air amount estimating device of the present embodiment, is used will be described first.

図2は、吸入空気量モデルM20を示す図である。吸入空気量モデルM20は、図2に示したようにスロットルモデルM21、吸気管モデルM22、吸気弁モデルM23を備える。スロットルモデルM21には、スロットル開度センサによって検出されたスロットル弁の開度(スロットル弁開度)θtと、大気圧センサによって検出された内燃機関周囲の大気圧Paと、大気温センサによって検出された内燃機関周囲の大気温度Taと、後述する吸気管モデルM22において算出されたスロットル弁から吸気弁に至るまでの吸気管内の圧力(吸気管内圧力)Pmとが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述するスロットルモデルM21のモデル式に代入することで、単位時間当たりにスロットル弁を通過する空気の流量(スロットル弁通過空気流量)mtが算出される。スロットルモデルM21において算出されたスロットル弁通過空気流量mtは、吸気管モデルM22へ入力される。   FIG. 2 is a diagram showing an intake air amount model M20. As shown in FIG. 2, the intake air amount model M20 includes a throttle model M21, an intake pipe model M22, and an intake valve model M23. The throttle model M21 includes a throttle valve opening (throttle valve opening) θt detected by a throttle opening sensor, an atmospheric pressure Pa around the internal combustion engine detected by an atmospheric pressure sensor, and an atmospheric temperature sensor. The atmospheric temperature Ta around the internal combustion engine and the pressure (intake pipe pressure) Pm in the intake pipe from the throttle valve to the intake valve calculated in the intake pipe model M22, which will be described later, are input. Is substituted into a model equation of a throttle model M21, which will be described later, to calculate the flow rate of air passing through the throttle valve per unit time (throttle valve passing air flow rate) mt. The throttle valve passage air flow rate mt calculated in the throttle model M21 is input to the intake pipe model M22.

吸気管モデルM22には、スロットルモデルM21において算出されたスロットル弁通過空気流量mtと、以下で詳述する単位時間当たりに燃焼室内に流入する空気の流量(以下、「筒内吸入空気流量mc」と称す。なお、筒内吸入空気流量mcの定義については、吸気弁モデルM23において詳述する)とが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述する吸気管モデルM22のモデル式に代入することで、上記吸気管内圧力Pmとスロットル弁から吸気弁に至るまでの吸気管内の温度(吸気管内温度)Tmとが算出される。吸気管モデルM22において算出された吸気管内圧力Pmと吸気管内温度Tmは共に吸気弁モデルM23へ入力され、更に吸気管内圧力PmはスロットルモデルM21にも入力される。   The intake pipe model M22 includes a throttle valve passing air flow rate mt calculated in the throttle model M21 and a flow rate of air flowing into the combustion chamber per unit time described in detail below (hereinafter referred to as “cylinder intake air flow rate mc”). Note that the definition of the in-cylinder intake air flow rate mc will be described in detail in the intake valve model M23), and the values of these input parameters are substituted into the model expression of the intake pipe model M22 described later. Thus, the intake pipe pressure Pm and the temperature in the intake pipe from the throttle valve to the intake valve (intake pipe temperature) Tm are calculated. The intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated in the intake pipe model M22 are both input to the intake valve model M23, and the intake pipe pressure Pm is also input to the throttle model M21.

吸気弁モデルM23には、吸気管モデルM22において算出された吸気管内圧力Pm及び吸気管内温度Tmの他に大気温度Taが入力され、それらの値を後述する吸気弁モデルM23のモデル式に代入することで、筒内吸入空気流量mcが算出される。算出された筒内吸入空気流量mcは、筒内充填空気量Mcに変換され、この筒内充填空気量Mcに基づいて燃料噴射弁からの燃料噴射量が決定される。また、吸気弁モデルM23において算出された筒内吸入空気流量mcは吸気管モデルM22に入力される。   In addition to the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated in the intake pipe model M22, the air temperature Ta is input to the intake valve model M23, and these values are substituted into a model formula of the intake valve model M23 described later. Thus, the in-cylinder intake air flow rate mc is calculated. The calculated in-cylinder intake air flow rate mc is converted into the in-cylinder charged air amount Mc, and the fuel injection amount from the fuel injection valve is determined based on the in-cylinder charged air amount Mc. The in-cylinder intake air flow rate mc calculated in the intake valve model M23 is input to the intake pipe model M22.

図2から分かるように、吸入空気量モデルM20ではあるモデルにおいて算出されたパラメータの値が別のモデルへの入力値として利用される。このため、吸入空気量モデルM20を用いた場合には、大気圧Pa、大気温度Ta、スロットル弁開度θt及び機関回転数から筒内充填空気量Mcを算出することができる。   As can be seen from FIG. 2, in the intake air amount model M20, a parameter value calculated in one model is used as an input value to another model. Therefore, when the intake air amount model M20 is used, the in-cylinder charged air amount Mc can be calculated from the atmospheric pressure Pa, the atmospheric temperature Ta, the throttle valve opening θt, and the engine speed.

次に、吸入空気量モデルM20の各モデルM21〜M23について説明する。
スロットルモデルM21では、大気圧Pa(kPa)、大気温度Ta(K)、吸気管内圧力Pm(kPa)、スロットル弁開度θtから、下記式(1)に基づいて、スロットル弁通過空気流量mt(g/s)が算出される。ここで、式(1)におけるμはスロットル弁における流量係数で、スロットル弁開度θtの関数であり、図3に示したようなマップから定まる。また、At(m2)はスロットル弁の開口断面積(スロットル開口面積)を示し、スロットル弁開度θtの関数である。なお、これら流量係数μ及びスロットル開口面積Atをまとめたμ・Atをスロットル弁開度θtから一つのマップで求めるようにしてもよい。また、Rは気体定数である。
Next, the models M21 to M23 of the intake air amount model M20 will be described.
In the throttle model M21, from the atmospheric pressure Pa (kPa), the atmospheric temperature Ta (K), the intake pipe pressure Pm (kPa), and the throttle valve opening θt, the throttle valve passing air flow rate mt ( g / s) is calculated. Here, μ in the equation (1) is a flow coefficient in the throttle valve, which is a function of the throttle valve opening θt, and is determined from a map as shown in FIG. At (m 2 ) represents the opening sectional area (throttle opening area) of the throttle valve and is a function of the throttle valve opening θt. Note that μ · At, which is a combination of the flow coefficient μ and the throttle opening area At, may be obtained from the throttle valve opening θt using a single map. R is a gas constant.

Figure 2007040266
Figure 2007040266

Φ(Pm/Pa)は下記式(2)に示した関数であり、この式(2)におけるκは比熱比(κ=Cp(等圧比熱)/Cv(等容比熱)であり、一定値とする)である。この関数Φ(Pm/Pa)は図4に示したようなグラフに表すことができるので、このようなグラフをマップとしてECUのROMに保存し、実際には式(2)を用いて計算するのではなくマップからΦ(Pm/Pa)の値を求めるようにしてもよい。   Φ (Pm / Pa) is a function shown in the following formula (2), and κ in the formula (2) is a specific heat ratio (κ = Cp (isobaric specific heat) / Cv (isovolume specific heat), which is a constant value. ). Since this function Φ (Pm / Pa) can be expressed in a graph as shown in FIG. 4, such a graph is stored as a map in the ROM of the ECU, and is actually calculated using equation (2). Alternatively, the value of Φ (Pm / Pa) may be obtained from the map.

Figure 2007040266
Figure 2007040266

これらスロットルモデルM21の式(1)及び式(2)は、スロットル弁18上流の気体の圧力を大気圧Pa、スロットル弁18上流の気体の温度を大気温度Ta、スロットル弁18を通過する気体の圧力を吸気管内圧力Pmとして、図5に示したようなスロットル弁18のモデルに対して、質量保存則、エネルギ保存則及び運動量保存則を適用し、さらに気体の状態方程式、比熱比の定義式、及びマイヤーの関係式を利用することによって得られる。   Expressions (1) and (2) of the throttle model M21 are such that the pressure of the gas upstream of the throttle valve 18 is the atmospheric pressure Pa, the temperature of the gas upstream of the throttle valve 18 is the atmospheric temperature Ta, and the gas passing through the throttle valve 18 is Applying the law of conservation of mass, the law of conservation of energy and the law of conservation of momentum to the model of the throttle valve 18 as shown in FIG. , And by using the Mayer relation.

吸気管モデルM22では、スロットル弁通過空気流量mt(g/s)、筒内吸入空気流量mc(g/s)、及び大気温度Ta(K)から、下記式(3)及び式(4)に基づいて吸気管内圧力Pm(kPa)及び吸気管内温度Tm(K)が算出される。なお、式(3)及び式(4)におけるVm(m3)は、サージタンクを含めたスロットル弁から吸気弁までの吸気管等の部分(以下、「吸気管部分」と称す)13´の容積に等しい定数である。 In the intake pipe model M22, from the throttle valve passage air flow rate mt (g / s), the in-cylinder intake air flow rate mc (g / s), and the atmospheric temperature Ta (K), the following equations (3) and (4) are obtained. Based on this, the intake pipe pressure Pm (kPa) and the intake pipe temperature Tm (K) are calculated. Note that Vm (m 3 ) in the equations (3) and (4) is the value of the portion of the intake pipe or the like from the throttle valve including the surge tank to the intake valve (hereinafter referred to as the “intake pipe portion”) 13 ′. A constant equal to the volume.

Figure 2007040266
Figure 2007040266

Figure 2007040266
Figure 2007040266

ここで、吸気管モデルM22について図6を参照して説明する。吸気管部分13´の総気体量をMとすると、総気体量Mの時間的変化は、吸気管部分13´に流入する気体の流量、すなわちスロットル弁通過空気流量mtと、吸気管部分13´から流出する気体の流量、すなわち筒内吸入空気流量mcとの差に等しいため、質量保存則により下記式(5)が得られ、この式(5)及び気体の状態方程式(Pm・Vm=M・R・Tm)より、式(3)が得られる。   Here, the intake pipe model M22 will be described with reference to FIG. When the total gas amount in the intake pipe portion 13 ′ is M, the temporal change in the total gas amount M is the flow rate of the gas flowing into the intake pipe portion 13 ′, that is, the throttle valve passing air flow rate mt, and the intake pipe portion 13 ′. Is equal to the difference between the flow rate of the gas flowing out from the cylinder, that is, the in-cylinder intake air flow rate mc, and the following equation (5) is obtained from the law of conservation of mass. (3) is obtained from (R · Tm).

Figure 2007040266
Figure 2007040266

また、吸気管部分13´の気体のエネルギM・Cv・Tmの時間的変化量は、吸気管部分13´に流入する気体のエネルギと吸気管部分13´から流出する気体のエネルギとの差に等しい。このため、吸気管部分13´に流入する気体の温度を大気温度Ta、吸気管部分13´から流出する気体の温度を吸気管内温度Tmとすると、エネルギ保存則により下記式(6)が得られ、この式(6)及び上記気体の状態方程式より、式(4)が得られる。   In addition, the temporal change amount of the gas energy M · Cv · Tm in the intake pipe portion 13 ′ is the difference between the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 13 ′ and the energy of the gas flowing out of the intake pipe portion 13 ′. equal. Therefore, if the temperature of the gas flowing into the intake pipe portion 13 ′ is the atmospheric temperature Ta and the temperature of the gas flowing out of the intake pipe portion 13 ′ is the intake pipe temperature Tm, the following equation (6) is obtained from the energy conservation law. From this equation (6) and the gas equation of state, equation (4) is obtained.

Figure 2007040266
Figure 2007040266

吸気弁モデルM23では、吸気管内圧力Pm、吸気管内温度Tm、及び大気温度Taから、下記式(7)に基づいて、筒内吸入空気流量mcが算出される。式(7)におけるa、bは、少なくとも機関回転数に基づいて定められる適合パラメータであり、予めマップを作成しておき、必要に応じてマップを検索して求めるようにする。なお、図1に示した構成のように、吸気弁6に対してバルブタイミング変更機構23及び作用角変更機構25が設けられている場合には、上記適合パラメータa、bは、吸気弁6の開閉タイミング(すなわち、基準開閉タイミングからの進角又は遅角量)及び作用角にも基づいて定められる。   In the intake valve model M23, the in-cylinder intake air flow rate mc is calculated from the intake pipe internal pressure Pm, the intake pipe internal temperature Tm, and the atmospheric temperature Ta based on the following equation (7). In Expression (7), a and b are conforming parameters determined based on at least the engine speed, and a map is created in advance, and the map is searched for and obtained as necessary. When the valve timing changing mechanism 23 and the operating angle changing mechanism 25 are provided for the intake valve 6 as in the configuration shown in FIG. It is also determined based on the opening / closing timing (that is, the amount of advance or retard from the reference opening / closing timing) and the operating angle.

Figure 2007040266
Figure 2007040266

上述した吸気弁モデルM23について図7を参照して説明する。一般に、吸気弁6が閉じた時に燃焼室5内に充填されている空気の量である筒内充填空気量Mcは、吸気弁6が閉弁した時(吸気弁閉弁時)に確定し、吸気弁閉弁時の燃焼室5内の圧力に比例する。また、吸気弁閉弁時の燃焼室5内の圧力は吸気弁上流の気体の圧力、すなわち吸気管内圧力Pmと等しいとみなすことができる。したがって、筒内充填空気量Mcは、吸気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmに比例すると近似することができる。   The above-described intake valve model M23 will be described with reference to FIG. In general, the in-cylinder charged air amount Mc, which is the amount of air charged in the combustion chamber 5 when the intake valve 6 is closed, is determined when the intake valve 6 is closed (when the intake valve is closed). It is proportional to the pressure in the combustion chamber 5 when the intake valve is closed. Further, the pressure in the combustion chamber 5 when the intake valve is closed can be regarded as being equal to the pressure of the gas upstream of the intake valve, that is, the intake pipe pressure Pm. Accordingly, the cylinder charge air amount Mc can be approximated as being proportional to the intake pipe pressure Pm when the intake valve is closed.

ここで、単位時間当たりに吸気管部分13´から流出する全空気の量を平均化したもの、または単位時間当たりに吸気管部分13´から全ての燃焼室5に吸入される空気の量を一つの気筒の吸気行程に亘って平均化したものを筒内吸入空気流量mc(以下で詳述する)とすると、筒内充填空気量Mcが吸気管内圧力Pmに比例することから、筒内吸入空気流量mcも吸気管内圧力Pmに比例すると考えられる。このことから、理論及び経験則に基づいて、上記式(7)が得られる。なお、式(7)における適合パラメータaは比例係数であり、適合パラメータbは排気弁閉弁時において燃焼室5内に残存している既燃ガス量に関連する値である。また、実際の運転では過渡時に吸気管内温度Tmが大きく変化する場合があるため、これに対する補正として理論及び経験則に基づいて導かれたTa/Tmが乗算されている。   Here, the average of the total amount of air flowing out from the intake pipe portion 13 'per unit time, or the amount of air taken into all the combustion chambers 5 from the intake pipe portion 13' per unit time is equalized. If the cylinder intake air flow rate mc (detailed below) is averaged over the intake stroke of one cylinder, the cylinder charge air amount Mc is proportional to the intake pipe pressure Pm. The flow rate mc is also considered to be proportional to the intake pipe pressure Pm. From this, the above formula (7) is obtained based on the theory and empirical rules. In the equation (7), the conforming parameter a is a proportional coefficient, and the conforming parameter b is a value related to the amount of burnt gas remaining in the combustion chamber 5 when the exhaust valve is closed. Further, in actual operation, the intake pipe temperature Tm may change greatly during a transition. Therefore, Ta / Tm derived based on theory and empirical rule is multiplied as a correction for this.

ここで、筒内吸入空気流量mcについて、図8を参照して内燃機関が4気筒である場合について説明する。なお、図8は横軸がクランクシャフトの回転角度、縦軸が単位時間当たりに吸気管部分13´から燃焼室5に実際に流入する空気の量である。図8に示したように、4気筒の内燃機関では、吸気弁6が例えば1番気筒、3番気筒、4番気筒、2番気筒の順に開弁し、各気筒に対応する吸気弁6の開弁量に応じて吸気管部分13´から各気筒の燃焼室5内へ空気が流入する。吸気管部分13´から各気筒の燃焼室5内に流入する空気の流量の変位は図8に破線で示した通りであり、これらを総合した吸気管部分13´から全気筒の燃焼室5に流入する空気の流量は図8に実線で示した通りである。また、例えば1番気筒への筒内充填空気量Mcは図8に斜線で示した部分に相当する。   Here, the cylinder intake air flow rate mc will be described with reference to FIG. 8 when the internal combustion engine has four cylinders. In FIG. 8, the horizontal axis represents the rotation angle of the crankshaft, and the vertical axis represents the amount of air actually flowing into the combustion chamber 5 from the intake pipe portion 13 'per unit time. As shown in FIG. 8, in the four-cylinder internal combustion engine, the intake valve 6 is opened in the order of, for example, the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder, and the intake valve 6 corresponding to each cylinder is opened. Air flows into the combustion chamber 5 of each cylinder from the intake pipe portion 13 'according to the valve opening amount. The displacement of the flow rate of the air flowing into the combustion chamber 5 of each cylinder from the intake pipe portion 13 'is as shown by the broken line in FIG. 8, and the intake pipe portion 13' combining these changes into the combustion chamber 5 of all cylinders. The flow rate of the inflowing air is as shown by the solid line in FIG. Further, for example, the in-cylinder charged air amount Mc to the first cylinder corresponds to the hatched portion in FIG.

これに対して、実線で示した吸気管部分13´から全ての気筒の燃焼室5に流入する空気の量を平均化したものが筒内吸入空気流量mcであり、図中に一点鎖線で示されている。そして、この一点鎖線で示した筒内吸入空気流量mcに、4気筒の場合にはクランクシャフトが180°(すなわち、4ストローク式内燃機関において1サイクル中にクランクシャフトが回転する角度720°を気筒数で割った角度)回転するのにかかる時間ΔT180°(機関回転数から算出可能)を乗算したものが筒内充填空気量Mcとなる。したがって、吸気弁モデルM23で算出された筒内吸入空気流量mcにΔT180°を乗算することで、筒内充填空気量Mcを算出することができる(Mc=mc・ΔT180°)。 On the other hand, the in-cylinder intake air flow rate mc is obtained by averaging the amount of air flowing into the combustion chambers 5 of all the cylinders from the intake pipe portion 13 'indicated by the solid line, and is indicated by a one-dot chain line in the figure. Has been. In the cylinder intake air flow rate mc indicated by the one-dot chain line, in the case of four cylinders, the crankshaft is 180 ° (that is, the angle 720 ° at which the crankshaft rotates during one cycle in the four-stroke internal combustion engine) The in-cylinder charged air amount Mc is obtained by multiplying the time required for rotation by ΔT 180 ° (which can be calculated from the engine speed). Therefore, the cylinder intake air amount Mc can be calculated by multiplying the cylinder intake air flow rate mc calculated by the intake valve model M23 by ΔT 180 ° (Mc = mc · ΔT 180 ° ).

次に、上記吸入空気量モデルM20を用いて、実際に筒内充填空気量Mcを算出する場合について説明する。筒内充填空気量Mcは吸入空気量モデルM20を用いて、上記式(1)、式(3)、式(4)、及び式(7)を解くことにより求められる。この場合、ECU31で処理するために、これらの式を離散化する必要がある。時刻t、計算間隔(離散時間)Δtを用いて式(1)、式(3)、式(4)、及び式(7)を離散化すると、それぞれ下記式(8)、式(9)、式(10)、及び式(11)が得られる。なお、吸気管内温度Tm(t+Δt)は、式(9)及び式(10)によってそれぞれ算出されたPm/Tm(t+Δt)及びPm(t+Δt)から、式(12)によって算出される。   Next, a case where the in-cylinder charged air amount Mc is actually calculated using the intake air amount model M20 will be described. The in-cylinder charged air amount Mc is obtained by solving the above equations (1), (3), (4), and (7) using the intake air amount model M20. In this case, in order to be processed by the ECU 31, these equations need to be discretized. When the equation (1), the equation (3), the equation (4), and the equation (7) are discretized using the time t and the calculation interval (discrete time) Δt, the following equations (8), (9), Equations (10) and (11) are obtained. The intake pipe internal temperature Tm (t + Δt) is calculated by Expression (12) from Pm / Tm (t + Δt) and Pm (t + Δt) calculated by Expression (9) and Expression (10), respectively.

Figure 2007040266
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Figure 2007040266
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Figure 2007040266
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このようにして実装された吸入空気量モデルM20では、スロットルモデルM21の式(8)で算出された時刻tにおけるスロットル弁通過空気流量mt(t)と、吸気弁モデルM23の式(11)で算出された時刻tにおける筒内吸入空気流量mc(t)とが、吸気管モデルM22の式(9)及び式(10)に代入され、これにより時刻t+Δtにおける吸気管内圧力Pm(t+Δt)及び吸気管内温度Tm(t+Δt)が算出される。次いで、算出されたPm(t+Δt)及びTm(t+Δt)は、スロットルモデルM21及び吸気弁モデルM23の式(8)及び式(11)に代入され、これにより時刻t+Δtにおけるスロットル弁通過空気流量mt(t+Δt)及び筒内吸入空気流量mc(t+Δt)が算出される。そして、このような計算を繰り返すことによって、スロットル弁開度θt、大気圧Pa、及び大気温度Taから、任意の時刻tにおける筒内吸入空気流量mcが算出され、算出された筒内吸入空気流量mcに上記時間ΔT180°を乗算することで、任意の時刻tにおける筒内充填空気量Mcが算出される。 In the intake air amount model M20 implemented in this way, the throttle valve passage air flow rate mt (t) at time t calculated by the equation (8) of the throttle model M21 and the equation (11) of the intake valve model M23. The calculated in-cylinder intake air flow rate mc (t) at the time t is substituted into the equations (9) and (10) of the intake pipe model M22, whereby the intake pipe pressure Pm (t + Δt) and the intake air at the time t + Δt. The tube temperature Tm (t + Δt) is calculated. Next, the calculated Pm (t + Δt) and Tm (t + Δt) are substituted into the equations (8) and (11) of the throttle model M21 and the intake valve model M23, thereby the throttle valve passing air flow rate mt (t) at time t + Δt. t + Δt) and in-cylinder intake air flow rate mc (t + Δt) are calculated. Then, by repeating such calculation, the cylinder intake air flow rate mc at an arbitrary time t is calculated from the throttle valve opening θt, the atmospheric pressure Pa, and the atmospheric temperature Ta, and the calculated cylinder intake air flow rate is calculated. The in-cylinder charged air amount Mc at an arbitrary time t is calculated by multiplying mc by the time ΔT 180 ° .

なお、内燃機関の始動時には、すなわち時刻t=0においては、吸気管内圧力Pmは大気圧と等しい(Pm(0)=Pa)とされ、吸気管内温度Tmは大気温度と等しい(Tm(0)=Ta)とされて、各モデルM21〜M23における計算が開始される。   At the time of starting the internal combustion engine, that is, at time t = 0, the intake pipe pressure Pm is equal to the atmospheric pressure (Pm (0) = Pa), and the intake pipe temperature Tm is equal to the atmospheric temperature (Tm (0)). = Ta), the calculation in each of the models M21 to M23 is started.

また、上記吸入空気量モデルM20では、大気温度Ta及び大気圧Paが一定であるとしているが、時刻によって変化する値としてもよく、例えば、大気温度を検出するための大気温センサによって時刻tにおいて検出された値を大気温度Ta(t)、大気圧を検出するための大気圧センサによって時刻tにおいて検出された値を大気圧Pa(t)として上記式(8)、式(10)及び式(11)に代入するようにしてもよい。   In the intake air amount model M20, the atmospheric temperature Ta and the atmospheric pressure Pa are assumed to be constant. However, the intake air amount model M20 may be a value that changes depending on the time. For example, the atmospheric temperature sensor for detecting the atmospheric temperature at the time t. Assuming that the detected value is the atmospheric temperature Ta (t) and the value detected at time t by the atmospheric pressure sensor for detecting the atmospheric pressure is the atmospheric pressure Pa (t), the above equations (8), (10), and You may make it substitute to (11).

ところで、上記吸入空気量モデルM20を用いた場合には、上述したように筒内吸入空気流量mcが吸気管内圧力Pmを変数とする一次関数により算出され、その筒内吸入空気流量mcが筒内充填空気量Mcに変換されるようになっている。ここで、この一次関数に用いられる上記適合パラメータa、bの値は通常、機関温度が暖機後の特定温度である場合の内燃機関に対して適合された値である。すなわち、上記適合パラメータa、bのマップの作成に際しては、通常、機関温度が暖機後の特定温度である場合の内燃機関に対して適合が行われる。このため、例えば機関始動直後等の機関の冷間時においてはその時の機関回転数等に基づいて特定された適合パラメータa、bを使用しても正確な筒内吸入空気流量mcを算出できず、その結果、筒内充填空気量Mcを正確に算出できない場合がある。   When the intake air amount model M20 is used, the in-cylinder intake air flow rate mc is calculated by a linear function with the intake pipe pressure Pm as a variable as described above, and the in-cylinder intake air flow rate mc is calculated in the cylinder. It is converted into a filling air amount Mc. Here, the values of the adaptation parameters a and b used for this linear function are usually values adapted to the internal combustion engine when the engine temperature is a specific temperature after warm-up. In other words, when the maps of the adaptation parameters a and b are created, the adaptation is usually performed for the internal combustion engine in the case where the engine temperature is a specific temperature after warming up. For this reason, for example, when the engine is cold, such as immediately after the engine is started, the accurate in-cylinder intake air flow rate mc cannot be calculated even if the adaptation parameters a and b specified based on the engine speed at that time are used. As a result, the in-cylinder charged air amount Mc may not be accurately calculated.

このような機関温度の違いにより生じる誤差を補正するためには、例えば、上記適合パラメータa、bを用いた一次関数に基づいて算出された上記筒内充填空気量に機関温度または機関温度と相関のある機関冷却水温度に基づいて決定される補正係数を乗算するという方法が考えられる。しかしながら実際には、バルブタイミングや吸気管内圧力等が異なると吸気ポート7内に逆流する既燃ガスの量が異なるために機関温度の違いが筒内充填空気量に与える影響も異なるので、単純に機関温度または機関冷却水温度のみに基づいて決定される補正係数を上記一次関数に基づいて算出された上記筒内充填空気量に乗算しても充分な補正を行うことが出来ない場合がある。   In order to correct such an error caused by the difference in engine temperature, for example, the cylinder charge air amount calculated based on a linear function using the adaptation parameters a and b is correlated with the engine temperature or the engine temperature. A method of multiplying a correction coefficient determined based on a certain engine coolant temperature is conceivable. However, in reality, if the valve timing, the intake pipe pressure, etc. are different, the amount of burnt gas flowing back into the intake port 7 is different, so the effect of the difference in engine temperature on the in-cylinder charged air amount is also different. In some cases, sufficient correction cannot be performed by multiplying the in-cylinder charged air amount calculated based on the linear function by a correction coefficient determined based only on the engine temperature or the engine coolant temperature.

すなわち、実際の内燃機関の運転では吸気弁6が閉弁するのが吸気下死点後となる場合があり、この場合には吸気下死点後に筒内から吸気ポート7内に筒内のガスが逆流することになる。このようにして吸気ポート7内に逆流したガスは、次に吸気弁6が開弁する時(吸気弁開弁時)まで吸気ポート7内に留まり、次の吸気弁開弁時に新気(新たに機関外から吸入される空気)と共に筒内に吸入されることになる。   That is, in actual operation of the internal combustion engine, the intake valve 6 may close after the intake bottom dead center. In this case, the gas in the cylinder from the cylinder to the intake port 7 after the intake bottom dead center. Will flow backwards. The gas that has flowed back into the intake port 7 in this manner remains in the intake port 7 until the next time the intake valve 6 is opened (when the intake valve is opened), and fresh air (new air) is opened when the next intake valve is opened. The air is sucked into the cylinder together with the air sucked from outside the engine.

上記のように吸気ポート7内に逆流した既燃ガスはそこで放熱し収縮することになるのであるが、この現象の筒内充填空気量に与える影響は機関温度の他、逆流する既燃ガスの量によっても異なる。このため、バルブタイミングや吸気管内圧力等が異なり吸気ポート7内に逆流する既燃ガスの量が異なると機関温度の違いが同程度であっても筒内充填空気量に与える影響は異なることになる。そのため、上記一次関数に基づいて算出された上記筒内充填空気量に単純に機関温度または機関冷却水温度のみに基づいて決定される補正係数を乗算しても充分な補正を行うことが出来ない場合がある。   As described above, the burnt gas that has flowed back into the intake port 7 radiates heat and contracts there. The effect of this phenomenon on the in-cylinder charged air amount is that of the burned gas that flows back in addition to the engine temperature. It depends on the amount. For this reason, if the valve timing, the pressure in the intake pipe, etc. are different and the amount of burnt gas flowing back into the intake port 7 is different, the effect on the in-cylinder charged air amount is different even if the difference in engine temperature is the same. Become. Therefore, sufficient correction cannot be performed even if the in-cylinder charged air amount calculated based on the linear function is simply multiplied by a correction coefficient determined based only on the engine temperature or the engine coolant temperature. There is a case.

また、機関温度の違いは吸入される空気の温度にも影響を与え、このことも上述したような機関温度の違いにより生じる誤差の要因となっている。ここで吸入される空気の温度変化は吸気ポート壁面等との熱伝達により生じるものであるが、その熱伝達率は吸気流速に比例することがわかっている。また、実際の伝熱量は吸気流速に大きな影響を受け、吸気流速が速いほど伝熱量は減少する傾向がある(そのために結果的には吸気流速が速いほど吸入される空気の温度変化は小さくなる傾向がある)。このようなことから、より適切な補正を実施する方法として、上記一次関数に基づいて算出された筒内充填空気量に乗算する補正係数を機関回転数に応じて変化させることが考えられる。   Further, the difference in engine temperature also affects the temperature of the intake air, which is also a cause of errors caused by the difference in engine temperature as described above. Although the temperature change of the air suck | inhaled here arises by heat transfer with an intake port wall surface etc., it turns out that the heat transfer rate is proportional to an intake air flow velocity. In addition, the actual heat transfer amount is greatly affected by the intake air flow rate, and the heat transfer amount tends to decrease as the intake air flow rate increases (as a result, the higher the intake air flow rate, the smaller the temperature change of the intake air). Tend). For this reason, as a method of performing more appropriate correction, it is conceivable to change the correction coefficient for multiplying the cylinder air charge amount calculated based on the linear function in accordance with the engine speed.

しかしながら、例えば本実施形態のように吸気弁の作用角(もしくはリフト量)を変更することが可能な内燃機関においては、同一機関回転数、同一筒内充填空気量であっても吸気流速が異なり、したがって上記熱伝達率や伝熱量が異なる場合がある。このようなことから、上記一次関数に基づいて算出された筒内充填空気量に乗算する補正係数を単純に機関回転数に応じて変化させてもより適切な補正を実施することが出来ない場合がある。   However, for example, in an internal combustion engine in which the operating angle (or lift amount) of the intake valve can be changed as in the present embodiment, the intake flow velocity differs even at the same engine speed and the same cylinder air charge amount. Therefore, the heat transfer rate and heat transfer amount may differ. For this reason, even when the correction coefficient for multiplying the in-cylinder charged air amount calculated based on the linear function is simply changed according to the engine speed, more appropriate correction cannot be performed. There is.

本実施形態では、以上のようなことを踏まえ、吸気弁の開閉弁特性の違いが上記のような機関温度の違いにより生ずる誤差に与える影響を考慮して上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した筒内充填空気量を補正し、吸気弁の開閉弁特性を変更できる内燃機関において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定できるようにしている。   In the present embodiment, in consideration of the above, calculation is performed using the intake air amount model M20 in consideration of the influence of the difference in the on-off valve characteristics of the intake valve on the error caused by the difference in engine temperature as described above. In the internal combustion engine capable of correcting the in-cylinder charged air amount and changing the on-off valve characteristics of the intake valve, the intake air amount can be accurately estimated regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). .

以下、本実施形態で実施される上記補正について具体的に説明する。すなわち、本実施形態では、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した筒内充填空気量を基本筒内充填空気量Mcbとし、この値を機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁の開閉タイミングVtと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁の作用角Saとに基づいて補正して、筒内充填空気量Mcを求めるようにしている。なお、本実施形態では機関温度を表す指標として機関冷却水温度Twを用いる。   Hereinafter, the correction performed in the present embodiment will be specifically described. In other words, in the present embodiment, the in-cylinder charged air amount calculated using the intake air amount model M20 is set as the basic in-cylinder charged air amount Mcb, and this value is used as the engine temperature, the engine speed Ne, and the opening / closing of the intake valve. Correction is made based on the timing Vt, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve closes, and the intake valve operating angle Sa, so as to obtain the in-cylinder charged air amount Mc. In this embodiment, the engine coolant temperature Tw is used as an index representing the engine temperature.

図9は、本実施形態において上記補正のために実施される制御を示すフローチャートである。この制御がスタートすると、まずステップ101において、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saの読込みが行われる。ここで、吸気弁6の開閉タイミングVtは予め定めた基準開閉タイミングからの進角又は遅角量で表される。   FIG. 9 is a flowchart showing the control performed for the correction in the present embodiment. When this control starts, first, in step 101, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 and the operating angle Sa of the intake valve 6 are read. Here, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 is expressed by an advance angle or retardation amount from a predetermined reference opening / closing timing.

ステップ101において、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saの読込みが行われると、次にステップ103に進み、排気弁閉弁時(すなわち、排気弁8の閉弁完了時)の吸気管内圧力Pmeが推定される。この推定は、上述した吸入空気量モデルM20を用いて行われる。   In step 101, when the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 and the operating angle Sa of the intake valve 6 are read, the process proceeds to step 103, where the exhaust valve is closed. The intake pipe pressure Pme at the time of valve operation (that is, when the exhaust valve 8 is closed) is estimated. This estimation is performed using the intake air amount model M20 described above.

ステップ103において、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeが推定されると、次にステップ105に進む。ステップ105においては、ステップ101において読込んだ機関冷却水温度Tw、機関回転数Ne、吸気弁6の開閉タイミングVt、及び吸気弁6の作用角Saと、ステップ103において推定した上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとに基づいて補正係数Crが決定される。   When the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed is estimated at step 103, the routine proceeds to step 105. In step 105, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne read in step 101, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, and the operating angle Sa of the intake valve 6, and the exhaust valve closing estimated in step 103. The correction coefficient Cr is determined based on the intake pipe pressure Pme at the time.

この補正係数Crは、後続するステップ107において、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算してその値を補正し、筒内充填空気量Mcを求めるものである。本実施形態では、このような目的に適合する補正係数Crが得られるように、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとを引数として予め補正係数Crのマップが作成されており、ステップ105においてはこのマップを用いて上記補正係数Crが求められる。なお、他の実施形態では、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとを変数とした補正係数Crを求めるための関数を予め設定しておき、ステップ105においてはこの関数を用いて補正係数Crを求めるようにしてもよい。   This correction coefficient Cr is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount Mcb calculated using the intake air amount model M20 in the subsequent step 107 and correcting the value to obtain the in-cylinder charged air amount Mc. is there. In the present embodiment, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 and the operating angle Sa of the intake valve 6 are obtained so that a correction coefficient Cr suitable for such a purpose can be obtained. A map of the correction coefficient Cr is created in advance using the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed as an argument. In step 105, the correction coefficient Cr is obtained using this map. In another embodiment, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, the operating angle Sa of the intake valve 6, and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed A function for obtaining the correction coefficient Cr using as a variable may be set in advance, and in step 105, the correction coefficient Cr may be obtained using this function.

図10から図15は、この補正係数Crと引数として用いられる上記の運転状態を表すパラメータ(すなわち、機関冷却水温度Tw、機関回転数Ne、吸気弁6の開閉タイミングVt、吸気弁6の作用角Sa、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pme)との関係を示す図の例である。   10 to 15 show the correction coefficient Cr and the parameters representing the above-described operating state used as arguments (that is, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, and the action of the intake valve 6). It is an example of the figure which shows the relationship between angle Sa and the exhaust pipe internal pressure Pme at the time of exhaust valve closing.

図10には補正係数Crと機関冷却水温度Twとの関係が示されている。この図によれば、機関冷却水温度Twが高いほど、すなわち機関温度が高いほど、補正係数Crが小さくなるようになっている。ここで、上記機関温度が高いほど、上述した逆流ガスの収縮する度合は小さくなり、また吸入される空気の膨張する度合は大きくなる。このようなことから、補正係数Crと機関冷却水温度Twとが図10に示すような関係を有することによって上記基本筒内充填空気量Mcbを適切に補正することができ、筒内充填空気量Mcの推定精度を向上することができる。   FIG. 10 shows the relationship between the correction coefficient Cr and the engine coolant temperature Tw. According to this figure, the higher the engine coolant temperature Tw, that is, the higher the engine temperature, the smaller the correction coefficient Cr. Here, the higher the engine temperature, the smaller the degree of contraction of the backflow gas described above, and the greater the degree of expansion of the sucked air. For this reason, the basic in-cylinder charged air amount Mcb can be corrected appropriately by having the relationship as shown in FIG. 10 between the correction coefficient Cr and the engine coolant temperature Tw, and the in-cylinder charged air amount. The estimation accuracy of Mc can be improved.

図11には、上記機関温度が上記適合パラメータa、bの適合が行われた暖機後の特定温度よりも低い場合における補正係数Crと吸気弁6の開閉タイミングVt及び排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとの関係が示されている。図中の曲線Pme1、Pme2、Pme3は、それぞれ排気弁閉弁時の吸気管内圧力PmeがPme1、Pme2、Pme3である場合の補正係数Crと吸気弁6の開閉タイミングVtとの関係を示しており、ここではPme1<Pme2<Pme3である。   FIG. 11 shows the correction coefficient Cr, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 and the exhaust valve closing time when the engine temperature is lower than the specific temperature after warm-up where the adaptation parameters a and b are adapted. The relationship with the intake pipe pressure Pme is shown. Curves Pme1, Pme2, and Pme3 in the figure show the relationship between the correction coefficient Cr and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 when the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed is Pme1, Pme2, and Pme3, respectively. Here, Pme1 <Pme2 <Pme3.

この図によれば、上記吸気弁6の開閉タイミングVtが進角されているほど補正係数Crが大きくなる傾向がある。また、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeが大きいほど補正係数Crが小さくなる傾向がある。上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、上述した逆流ガスの収縮する度合は大きくなる。また、上記吸気弁6の開閉タイミングVtが進角されているほどバルブオーバーラップ期間が長くなって上述した逆流ガスの量は多くなる傾向があり、したがって上記機関温度の違いの影響は大きくなる。一方、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeが大きいほど上述した逆流ガスの量は少なくなる傾向があり、したがって上記機関温度の違いの影響は小さくなる。このようなことから、補正係数Crと吸気弁6の開閉タイミングVt及び排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとが図11に示すような関係を有することによって上記基本筒内充填空気量Mcbを適切に補正することができ、筒内充填空気量Mcの推定精度を向上することができる。   According to this figure, the correction coefficient Cr tends to increase as the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 is advanced. The correction coefficient Cr tends to decrease as the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed increases. When the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of contraction of the backflow gas described above is greater than when the engine temperature is the specific temperature. Further, as the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 is advanced, the valve overlap period becomes longer and the amount of the backflow gas described above tends to increase, and therefore the influence of the difference in the engine temperature increases. On the other hand, the larger the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, the smaller the amount of the backflow gas mentioned above, and therefore the influence of the difference in engine temperature becomes smaller. For this reason, the correction coefficient Cr, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed have a relationship as shown in FIG. It can correct | amend appropriately and can improve the estimation precision of the cylinder filling air amount Mc.

図12には、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pme及び吸気弁6の開閉タイミングVtとの関係が示されている。図中の曲線Vt1、Vt2、Vt3は、それぞれ吸気弁6の開閉タイミングVtがVt1、Vt2、Vt3である場合の補正係数Crと排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとの関係を示しており、ここではVt1が最も遅角側のタイミングであり、Vt2、Vt3の順で次第に進角側のタイミングとなる。なお、図12は実質的には図11と同様の図であり、そこに示されている傾向も図11と同様であるのでここでは詳細な説明は省略する。   FIG. 12 shows the relationship between the correction coefficient Cr, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 when the engine temperature is lower than the specific temperature. Curves Vt1, Vt2, and Vt3 in the figure show the relationship between the correction coefficient Cr when the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 is Vt1, Vt2, and Vt3, respectively, and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed. Here, Vt1 is the most retarded timing, and gradually becomes the advanced timing in the order of Vt2 and Vt3. Note that FIG. 12 is substantially the same as FIG. 11, and the tendency shown therein is also the same as FIG. 11, so detailed description thereof is omitted here.

図13には、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと吸気弁6の作用角Sa及び機関回転数Neとの関係が示されている。図中の曲線Ne1、Ne2、Ne3は、それぞれ機関回転数NeがNe1、Ne2、Ne3である場合の補正係数Crと吸気弁6の作用角Saとの関係を示しており、ここではNe1<Ne2<Ne3である。   FIG. 13 shows the relationship between the correction coefficient Cr, the operating angle Sa of the intake valve 6 and the engine speed Ne when the engine temperature is lower than the specific temperature. Curves Ne1, Ne2, and Ne3 in the figure show the relationship between the correction coefficient Cr and the working angle Sa of the intake valve 6 when the engine speed Ne is Ne1, Ne2, and Ne3, respectively, where Ne1 <Ne2. <Ne3.

この図によれば、上記吸気弁6の作用角Saが大きいほど補正係数Crが小さくなる傾向がある。また、機関回転数Neが高いほど補正係数Crが小さくなる傾向がある。上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、吸入される空気の膨張する度合は小さくなる。また、上記吸気弁6の作用角が大きいほど上述した吸気流速は速くなる傾向があり、吸気流速が速いほど結果的には吸入される空気への伝熱量が減少し吸入される空気の温度変化は小さくなる傾向があるので上記機関温度の違いの影響は小さくなる。同様に、機関回転数が高いほど上述した吸気流速は速くなるので上記機関温度の違いの影響は小さくなる。このようなことから、補正係数Crと吸気弁6の作用角Sa及び機関回転数Neとが図13に示すような関係を有することによって上記基本筒内充填空気量Mcbを適切に補正することができ、筒内充填空気量Mcの推定精度を向上することができる。   According to this figure, the correction coefficient Cr tends to decrease as the operating angle Sa of the intake valve 6 increases. Further, the correction coefficient Cr tends to decrease as the engine speed Ne increases. When the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of expansion of the sucked air is smaller than when the engine temperature is the specific temperature. Further, the larger the operating angle of the intake valve 6, the higher the intake flow velocity described above, and the higher the intake flow velocity, the smaller the amount of heat transfer to the intake air, resulting in a change in the temperature of the intake air. Tends to be small, so the influence of the difference in engine temperature is small. Similarly, the higher the engine speed, the faster the intake air flow rate described above, so the influence of the difference in engine temperature becomes smaller. For this reason, the basic cylinder charge air amount Mcb can be corrected appropriately by having the relationship shown in FIG. 13 between the correction coefficient Cr, the operating angle Sa of the intake valve 6 and the engine speed Ne. In addition, it is possible to improve the estimation accuracy of the in-cylinder charged air amount Mc.

図14には、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと機関回転数Ne及び吸気弁6の開閉タイミングVtとの関係が示されている。図中の曲線Vt4、Vt5、Vt6は、それぞれ吸気弁6の開閉タイミングVtがVt4、Vt5、Vt6である場合の補正係数Crと機関回転数Neとの関係を示しており、ここではVt4が最も遅角側のタイミングであり、Vt5、Vt6の順で次第に進角側のタイミングとなる。   FIG. 14 shows the relationship between the correction coefficient Cr, the engine speed Ne, and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 when the engine temperature is lower than the specific temperature. Curves Vt4, Vt5, and Vt6 in the figure show the relationship between the correction coefficient Cr and the engine speed Ne when the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 is Vt4, Vt5, and Vt6, respectively, where Vt4 is the largest. The timing is on the retard side, and gradually becomes the timing on the advance side in the order of Vt5 and Vt6.

この図によれば、機関回転数Neが高いほど補正係数Crが小さくなる傾向がある。また、上記吸気弁6の開閉タイミングが進角されているほど補正係数Crが大きくなる傾向がある。上述したように、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、吸入される空気の膨張する度合は小さくなり、また上述した逆流ガスの収縮する度合は大きくなる。また、機関回転数Neが高いほど上述した吸気流速は速くなる傾向があり、吸気流速が速いほど結果的には吸入される空気への伝熱量が減少し吸入される空気の温度変化は小さくなる傾向があるので上記機関温度の違いの影響は小さくなる。一方、上記吸気弁6の開閉タイミングVtが進角されているほどバルブオーバーラップ期間が長くなって上述した逆流ガスの量は多くなる傾向があり、したがって上記機関温度の違いの影響は大きくなる。このようなことから、補正係数Crと機関回転数Ne及び吸気弁6の開閉タイミングVtとが図14に示すような関係を有することによって上記基本筒内充填空気量Mcbを適切に補正することができ、筒内充填空気量Mcの推定精度を向上することができる。   According to this figure, the correction coefficient Cr tends to decrease as the engine speed Ne increases. Further, the correction coefficient Cr tends to increase as the opening / closing timing of the intake valve 6 is advanced. As described above, when the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of expansion of the sucked air is smaller than that when the engine temperature is the specific temperature, and the backflow gas described above is reduced. The degree of contraction increases. In addition, the higher the engine speed Ne, the higher the intake flow velocity described above, and the higher the intake flow velocity, the smaller the amount of heat transferred to the intake air and the smaller the temperature change of the intake air. Since there is a tendency, the influence of the difference in the engine temperature is small. On the other hand, as the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 is advanced, the valve overlap period becomes longer and the amount of the backflow gas described above tends to increase. Therefore, the influence of the difference in the engine temperature increases. Therefore, the basic cylinder charge air amount Mcb can be corrected appropriately by having the relationship as shown in FIG. 14 between the correction coefficient Cr, the engine speed Ne, and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6. In addition, it is possible to improve the estimation accuracy of the in-cylinder charged air amount Mc.

図15には、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pme及び機関回転数Neとの関係が示されている。図中の曲線Ne4、Ne5、Ne6は、それぞれ機関回転数NeがNe4、Ne5、Ne6である場合の補正係数Crと排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとの関係を示しており、ここではNe4<Ne5<Ne6である。   FIG. 15 shows the relationship between the correction coefficient Cr when the engine temperature is lower than the specific temperature, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, and the engine speed Ne. Curves Ne4, Ne5, and Ne6 in the figure show the relationship between the correction coefficient Cr when the engine speed Ne is Ne4, Ne5, and Ne6 and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed. Ne4 <Ne5 <Ne6.

この図によれば、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeが大きいほど補正係数Crが小さくなる傾向がある。また、機関回転数Neが高いほど補正係数Crが小さくなる傾向がある。上述したように、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関温度が上記特定温度である場合に比べ、上述した逆流ガスの収縮する度合は大きくなり、また吸入される空気の膨張する度合は小さくなる。また、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeが大きいほど上述した逆流ガスの量は少なくなる傾向があり、したがって上記機関温度の違いの影響は小さくなる。更に機関回転数Neが高いほど上述した吸気流速は速くなる傾向があり、吸気流速が速いほど結果的には吸入される空気への伝熱量が減少し吸入される空気の温度変化は小さくなる傾向があるので上記機関温度の違いの影響は小さくなる。このようなことから、補正係数Crと排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pme及び機関回転数Neとが図15に示すような関係を有することによって上記基本筒内充填空気量Mcbを適切に補正することができ、筒内充填空気量Mcの推定精度を向上することができる。   According to this figure, the correction coefficient Cr tends to decrease as the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed increases. Further, the correction coefficient Cr tends to decrease as the engine speed Ne increases. As described above, when the engine temperature is lower than the specific temperature, the degree of contraction of the backflow gas described above is greater than when the engine temperature is the specific temperature, and the intake air The degree of expansion is small. Further, the larger the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, the smaller the amount of the backflow gas described above tends to be, and therefore the influence of the difference in the engine temperature becomes smaller. Furthermore, the higher the engine speed Ne, the higher the intake air flow rate described above, and the higher the intake air flow rate, the smaller the amount of heat transferred to the intake air and the smaller the temperature change of the intake air. Therefore, the influence of the difference in engine temperature is small. For this reason, the basic cylinder charge air amount Mcb is appropriately corrected by the relationship between the correction coefficient Cr, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, and the engine speed Ne as shown in FIG. It is possible to improve the estimation accuracy of the in-cylinder charged air amount Mc.

ステップ105において上記補正係数Crが決定されると、ステップ107に進む。ステップ107においては、上述したように、ステップ105で決定された補正係数Crが上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算される(Mc=Cr・Mcb)。そしてこれにより、上記基本筒内充填空気量Mcbが補正され、筒内充填空気量Mcが求められ、本制御が終了する。   When the correction coefficient Cr is determined in step 105, the process proceeds to step 107. In step 107, as described above, the correction coefficient Cr determined in step 105 is multiplied by the basic cylinder charge air amount Mcb calculated using the intake air amount model M20 (Mc = Cr · Mcb). As a result, the basic in-cylinder charged air amount Mcb is corrected, the in-cylinder charged air amount Mc is obtained, and the present control ends.

以上の説明から明らかなように、本実施形態では機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量Mcbを、機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、排気弁8が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁6の作用角Saとに基づいて補正して筒内充填空気量Mcを求めるようになっている。このようにすると、吸気弁6の開閉タイミングVtを変更でき、且つ吸気弁6の作用角Saを変更できる場合において、上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量Mcbが補正され筒内充填空気量Mcが求められる。そしてこの結果、吸気弁6の開閉タイミングVtを変更でき、且つ吸気弁6の作用角Saを変更できる場合において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   As is apparent from the above description, in the present embodiment, the basic in-cylinder charged air amount Mcb, which is the in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature, is determined from the engine temperature, the engine speed Ne, the intake valve. 6 is corrected based on the opening / closing timing Vt of 6, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve 8 is closed, and the operating angle Sa of the intake valve 6 to obtain the in-cylinder charged air amount Mc. In this way, in the case where the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 can be changed and the operating angle Sa of the intake valve 6 can be changed, the basic cylinder is considered in consideration of the difference in the amount of backflow gas and the difference in intake flow velocity. The in-cylinder charged air amount Mcb is obtained by correcting the inner charged air amount Mcb. As a result, when the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 can be changed and the operating angle Sa of the intake valve 6 can be changed, the intake air amount can be accurately adjusted regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). It is possible to estimate.

なお、上述したように本実施形態の変形例では、吸気弁6にバルブタイミング変更機構23と作用角変更機構25の何れか一方のみが設けられていてもよい。これまでの説明から容易に理解されると思われるので詳細な説明は省略するが、吸気弁6にバルブタイミング変更機構23のみが設けられている場合には、機関温度が上記特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量Mcbが、機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、排気弁8が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeとに基づいて補正されて筒内充填空気量Mcが求められ、吸気弁6に作用角変更機構25のみが設けられている場合には、上記基本筒内充填空気量Mcbが、機関温度と、機関回転数Neと、排気弁8が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁6の作用角Saとに基づいて補正されて筒内充填空気量Mcが求められる。   As described above, in the modification of the present embodiment, the intake valve 6 may be provided with only one of the valve timing changing mechanism 23 and the operating angle changing mechanism 25. Although detailed explanation will be omitted because it seems to be easily understood from the explanation so far, when only the valve timing changing mechanism 23 is provided in the intake valve 6, the engine temperature is the above specific temperature. The in-cylinder charged air amount Mcb, which is the in-cylinder charged air amount, is the engine temperature, the engine speed Ne, the intake valve opening / closing timing Vt, and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve 8 is closed. When the intake air valve 6 is provided with only the operating angle changing mechanism 25, the basic in-cylinder charged air amount Mcb is determined based on the engine temperature and the engine. The in-cylinder charged air amount Mc is obtained by correction based on the rotational speed Ne, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve 8 is closed, and the operating angle Sa of the intake valve 6.

次に本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態は、図1に示した構成で実施され得るものである。また、この実施形態においても、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出された筒内充填空気量が基本筒内充填空気量Mcbとされ、その値が機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁の開閉タイミングVtと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁の作用角Saとに基づいて補正されて筒内充填空気量Mcが求められるようになっている。なお、本実施形態においても機関温度を表す指標として機関冷却水温度Twが用いられる。また、以下の本実施形態に関する説明では上述した実施形態と共通する部分については原則として説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. This embodiment can be implemented with the configuration shown in FIG. Also in this embodiment, the in-cylinder charged air amount calculated using the intake air amount model M20 is set as the basic in-cylinder charged air amount Mcb, and the values are the engine temperature, the engine speed Ne, and the intake air. The in-cylinder charged air amount Mc is determined by correction based on the valve opening / closing timing Vt, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve closes, and the intake valve operating angle Sa. In this embodiment as well, the engine coolant temperature Tw is used as an index representing the engine temperature. Further, in the following description of the present embodiment, the description of the parts common to the above-described embodiment is omitted in principle.

図16は、本実施形態において上記補正のために実施される制御を示すフローチャートである。この制御がスタートするとまずステップ201において、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saの読込みが行われる。そして、続くステップ203においては、排気弁閉弁時(すなわち、排気弁8の閉弁完了時)の吸気管内圧力Pmeが推定される。これらステップ201及びステップ203で実施される制御は、上述したステップ101及びステップ103で行われる制御と夫々同じである。   FIG. 16 is a flowchart showing the control performed for the correction in the present embodiment. When this control starts, first, at step 201, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, and the operating angle Sa of the intake valve 6 are read. In the subsequent step 203, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed (that is, when the exhaust valve 8 is closed) is estimated. The control executed in step 201 and step 203 is the same as the control executed in step 101 and step 103 described above.

ステップ203において、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeが推定されると、次にステップ205に進む。ステップ205においては、ステップ201において読込んだ機関冷却水温度Twと機関回転数Neとに基づいて第1の補正係数Cr1が決定される。この第1の補正係数Cr1は、機関回転数Neの影響を考慮するためのものであり、後述するステップ213において、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算してその値を補正し、筒内充填空気量Mcを求めるためのものである。   When the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed is estimated at step 203, the routine proceeds to step 205. In step 205, the first correction coefficient Cr1 is determined based on the engine coolant temperature Tw and the engine speed Ne read in step 201. The first correction coefficient Cr1 is for considering the influence of the engine speed Ne, and multiplies the basic in-cylinder charged air amount Mcb calculated by using the intake air amount model M20 in step 213 described later. Then, the value is corrected to obtain the in-cylinder charged air amount Mc.

本実施形態では、このような目的に適合する第1の補正係数Cr1が得られるように、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neとを引数として予め第1の補正係数Cr1のマップが作成されており、ステップ205においてはこのマップを用いて上記第1の補正係数Cr1が求められる。なお、他の実施形態では、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neとを変数とした第1の補正係数Cr1を求めるための関数を予め設定しておき、ステップ205においてはこの関数を用いて第1の補正係数Cr1を求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, a map of the first correction coefficient Cr1 is created in advance using the engine coolant temperature Tw and the engine speed Ne as arguments so that the first correction coefficient Cr1 suitable for such a purpose can be obtained. In step 205, the first correction coefficient Cr1 is obtained using this map. In another embodiment, a function for obtaining the first correction coefficient Cr1 using the engine coolant temperature Tw and the engine speed Ne as variables is set in advance, and this function is used in step 205. Thus, the first correction coefficient Cr1 may be obtained.

ステップ205において上記第1の補正係数Cr1が決定されると、ステップ207に進む。ステップ207においては、ステップ201において読込んだ機関冷却水温度Twと吸気弁6の開閉タイミングVtとに基づいて第2の補正係数Cr2が決定される。この第2の補正係数Cr2は、吸気弁6の開閉タイミングVtの影響を考慮するためのものであり、上記第1の補正係数Cr1と同様、後述するステップ213において、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算してその値を補正し、筒内充填空気量Mcを求めるためのものである。   When the first correction coefficient Cr1 is determined in step 205, the process proceeds to step 207. In step 207, the second correction coefficient Cr2 is determined based on the engine coolant temperature Tw read in step 201 and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6. The second correction coefficient Cr2 is for considering the influence of the opening / closing timing Vt of the intake valve 6. Like the first correction coefficient Cr1, in step 213 described later, the intake air amount model M20 is calculated. The basic in-cylinder charged air amount Mcb calculated by use is multiplied and corrected to obtain the in-cylinder charged air amount Mc.

本実施形態では、このような目的に適合する第2の補正係数Cr2が得られるように、機関冷却水温度Twと、吸気弁6の開閉タイミングVtとを引数として予め第2の補正係数Cr2のマップが作成されており、ステップ207においてはこのマップを用いて上記第2の補正係数Cr2が求められる。なお、他の実施形態では、機関冷却水温度Twと、吸気弁6の開閉タイミングVtとを変数とした第2の補正係数Cr2を求めるための関数を予め設定しておき、ステップ207においてはこの関数を用いて第2の補正係数Cr2を求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, in order to obtain the second correction coefficient Cr2 suitable for such a purpose, the second correction coefficient Cr2 is set in advance using the engine coolant temperature Tw and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 as arguments. A map has been created, and in step 207, the second correction coefficient Cr2 is obtained using this map. In another embodiment, a function for obtaining the second correction coefficient Cr2 using the engine coolant temperature Tw and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 as variables is set in advance. The second correction coefficient Cr2 may be obtained using a function.

ステップ207において上記第2の補正係数Cr2が決定されると、ステップ209に進む。ステップ209においては、ステップ201において読込んだ機関冷却水温度Twとステップ203において推定した上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとに基づいて第3の補正係数Cr3が決定される。この第3の補正係数Cr3は、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeの影響を考慮するためのものであり、上記第1及び第2の補正係数Cr1及びCr2と同様、後述するステップ213において、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算してその値を補正し、筒内充填空気量Mcを求めるためのものである。   When the second correction coefficient Cr2 is determined in step 207, the process proceeds to step 209. In step 209, the third correction coefficient Cr3 is determined based on the engine coolant temperature Tw read in step 201 and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed estimated in step 203. The third correction coefficient Cr3 is for considering the influence of the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed. Similar to the first and second correction coefficients Cr1 and Cr2, step 213 described later is performed. In FIG. 5, the basic in-cylinder charged air amount Mcb calculated using the intake air amount model M20 is multiplied and corrected to obtain the in-cylinder charged air amount Mc.

本実施形態では、このような目的に適合する第3の補正係数Cr3が得られるように、機関冷却水温度Twと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとを引数として予め第3の補正係数Cr3のマップが作成されており、ステップ209においてはこのマップを用いて上記第3の補正係数Cr3が求められる。なお、他の実施形態では、機関冷却水温度Twと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとを変数とした第3の補正係数Cr3を求めるための関数を予め設定しておき、ステップ209においてはこの関数を用いて第3の補正係数Cr3を求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, in order to obtain the third correction coefficient Cr3 suitable for such a purpose, the third correction is performed in advance with the engine coolant temperature Tw and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed as arguments. A map of the coefficient Cr3 is created, and in step 209, the third correction coefficient Cr3 is obtained using this map. In another embodiment, a function for obtaining the third correction coefficient Cr3 using the engine coolant temperature Tw and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed as variables is set in advance. In this case, the third correction coefficient Cr3 may be obtained using this function.

ステップ209において上記第3の補正係数Cr3が決定されると、ステップ211に進む。ステップ211においては、ステップ201において読込んだ機関冷却水温度Twと吸気弁6の作用角Saとに基づいて第4の補正係数Cr4が決定される。この第4の補正係数Cr4は、吸気弁6の作用角Saの影響を考慮するためのものであり、上記第1、第2及び第3の補正係数Cr1、Cr2及びCr3と同様、後述するステップ213において、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算してその値を補正し、筒内充填空気量Mcを求めるためのものである。   When the third correction coefficient Cr3 is determined in step 209, the process proceeds to step 211. In step 211, the fourth correction coefficient Cr4 is determined based on the engine coolant temperature Tw read in step 201 and the operating angle Sa of the intake valve 6. The fourth correction coefficient Cr4 is for considering the influence of the operating angle Sa of the intake valve 6. Like the first, second, and third correction coefficients Cr1, Cr2, and Cr3, steps that will be described later. In step 213, the in-cylinder charged air amount Mc is calculated by multiplying the basic in-cylinder charged air amount Mcb calculated by using the intake air amount model M20 to obtain the in-cylinder charged air amount Mc.

本実施形態では、このような目的に適合する第4の補正係数Cr4が得られるように、機関冷却水温度Twと、吸気弁6の作用角Saとを引数として予め第4の補正係数Cr4のマップが作成されており、ステップ211においてはこのマップを用いて上記第4の補正係数Cr4が求められる。なお、他の実施形態では、機関冷却水温度Twと、吸気弁6の作用角Saとを変数とした第4の補正係数Cr4を求めるための関数を予め設定しておき、ステップ211においてはこの関数を用いて第4の補正係数Cr4を求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, in order to obtain the fourth correction coefficient Cr4 suitable for such purpose, the fourth correction coefficient Cr4 is preliminarily set with the engine coolant temperature Tw and the operating angle Sa of the intake valve 6 as arguments. A map has been created, and in step 211, the fourth correction coefficient Cr4 is obtained using this map. In another embodiment, a function for obtaining the fourth correction coefficient Cr4 using the engine coolant temperature Tw and the operating angle Sa of the intake valve 6 as variables is set in advance. The fourth correction coefficient Cr4 may be obtained using a function.

ステップ211において上記第4の補正係数Cr4が決定されると、ステップ213に進む。ステップ213においては、上述したように、ステップ205からステップ211で決定された各補正係数Cr1、Cr2、Cr3、Cr4が上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算される(Mc=Cr1・Cr2・Cr3・Cr4・Mcb)。そしてこれにより、上記基本筒内充填空気量Mcbが補正され、筒内充填空気量Mcが求められ、本制御が終了する。   When the fourth correction coefficient Cr4 is determined in step 211, the process proceeds to step 213. In step 213, as described above, the correction coefficients Cr1, Cr2, Cr3, Cr4 determined in step 205 to step 211 are multiplied by the basic in-cylinder charged air amount Mcb calculated using the intake air amount model M20. (Mc = Cr1, Cr2, Cr3, Cr4, Mcb). As a result, the basic in-cylinder charged air amount Mcb is corrected, the in-cylinder charged air amount Mc is obtained, and the present control ends.

以上、説明したように本実施形態においては、機関温度が上記特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量Mcbに対し、機関温度と機関回転数Neとに基づいて定まる第1の補正係数Cr1と、機関温度と吸気弁6の開閉タイミングVtとに基づいて定まる第2の補正係数Cr2と、機関温度と排気弁8が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeとに基づいて定まる第3の補正係数Cr3と、機関温度と吸気弁6の作用角Saとに基づいて定まる第4の補正係数Cr4とを乗算して筒内充填空気量Mcを求めるようになっている。   As described above, in the present embodiment, the basic in-cylinder charged air amount Mcb, which is the in-cylinder charged air amount when the engine temperature is the specific temperature, is based on the engine temperature and the engine speed Ne. The first correction coefficient Cr1 that is determined, the second correction coefficient Cr2 that is determined based on the engine temperature and the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, and the engine temperature and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve 8 is closed. The in-cylinder charged air amount Mc is obtained by multiplying the third correction coefficient Cr3 determined on the basis of the third correction coefficient Cr4 determined on the basis of the engine temperature and the operating angle Sa of the intake valve 6. .

このようにすると、吸気弁6の開閉タイミングVtを変更でき、且つ吸気弁6の作用角Saを変更できる場合において、上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量Mcbが補正され筒内充填空気量Mcが求められる。そしてこの結果、吸気弁6の開閉タイミングVtを変更でき、且つ吸気弁6の作用角Saを変更できる場合において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   In this way, in the case where the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 can be changed and the operating angle Sa of the intake valve 6 can be changed, the basic cylinder is considered in consideration of the difference in the amount of backflow gas and the difference in intake flow velocity. The in-cylinder charged air amount Mcb is obtained by correcting the inner charged air amount Mcb. As a result, when the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 can be changed and the operating angle Sa of the intake valve 6 can be changed, the intake air amount can be accurately adjusted regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). It is possible to estimate.

また、本実施形態では、上記第1から第4の補正係数Cr1、Cr2、Cr3、Cr4が個別に定められるようになっている。このようにすると、各補正係数Cr1、Cr2、Cr3、Cr4をマップもしくは関数から求めるようにする場合において、マップの引数の数もしくは関数中の変数の数を低減することができるので適合工数を低減することができると共に、制御実行時における制御負荷を低減することができる。   In the present embodiment, the first to fourth correction coefficients Cr1, Cr2, Cr3, and Cr4 are individually determined. In this way, when each correction coefficient Cr1, Cr2, Cr3, Cr4 is obtained from a map or a function, the number of arguments in the map or the number of variables in the function can be reduced, thereby reducing the number of man-hours for adaptation. In addition, it is possible to reduce the control load during control execution.

更に、上記第1から第4の補正係数Cr1、Cr2、Cr3、Cr4が個別に定められることを利用して、他の実施形態においては、上記第1から第4の補正係数Cr1、Cr2、Cr3、Cr4のうちの何れか一つのみ、もしくは上記第1から第4の補正係数Cr1、Cr2、Cr3、Cr4のうちの二つまたは三つの補正係数の積を上記基本筒内充填空気量Mcbに対して乗算して筒内充填空気量Mcを求めるようにしてもよい。   Furthermore, by using the fact that the first to fourth correction coefficients Cr1, Cr2, Cr3, Cr4 are individually determined, in other embodiments, the first to fourth correction coefficients Cr1, Cr2, Cr3 are used. , Cr4, or the product of two or three correction coefficients of the first to fourth correction coefficients Cr1, Cr2, Cr3, Cr4 to the basic cylinder charge air amount Mcb. Alternatively, the in-cylinder charged air amount Mc may be obtained by multiplication.

すなわち、この場合、各補正係数Cr1、Cr2、Cr3、Cr4に対応する運転状態を表すパラメータ(すなわち例えば、吸気弁の開閉タイミングや排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力等)の影響を必要もしくは状況に応じて選択的に考慮するようにできるので、より多様な状況に対する適用が容易になり、より多様な状況において適切に上記基本筒内充填空気量Mcbを補正して筒内充填空気量Mcを求めることができる。   That is, in this case, the influence of parameters (that is, the intake valve open / close timing, the intake pipe internal pressure when the exhaust valve closes, etc.) corresponding to the respective correction factors Cr1, Cr2, Cr3, Cr4 is necessary. Alternatively, it can be selectively considered according to the situation, so that it can be easily applied to more various situations, and the basic in-cylinder charged air amount Mcb can be appropriately corrected in more various situations to obtain the in-cylinder charged air amount. Mc can be determined.

次に本発明の更に他の実施形態について説明する。この実施形態も図1に示した構成によって実施可能なものである。また、この実施形態においても、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出された筒内充填空気量が基本筒内充填空気量Mcbとされ、その値が機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁の開閉タイミングVtと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁の作用角Saとに基づいて補正されて筒内充填空気量Mcが求められるようになっている。   Next, still another embodiment of the present invention will be described. This embodiment can also be implemented by the configuration shown in FIG. Also in this embodiment, the in-cylinder charged air amount calculated using the intake air amount model M20 is set as the basic in-cylinder charged air amount Mcb, and the values are the engine temperature, the engine speed Ne, and the intake air. The in-cylinder charged air amount Mc is determined by correction based on the valve opening / closing timing Vt, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve closes, and the intake valve operating angle Sa.

そして特にこの実施形態においては、実際の現象に即した補正を行うようになっている。すなわち、機関温度の違いよって筒内充填空気量に誤差が生ずる要因は、実際の現象を考えると吸入される空気に関するものと、吸気ポート内へ逆流するガスに関するものとの二つに分けられる。つまり、吸入される空気に関しては、機関温度の違い及び吸気流速の違いに起因した吸入空気への伝熱量の違いと吸気流速の違いによる熱伝達率の違いに起因した吸入空気への伝熱量の違いとから生じる吸入空気の温度の違いのために吸入される空気の膨張する度合が異なり、それによって筒内に充填される空気量が異なることが考えられる。また、吸気ポート内へ逆流するガスに関しては、逆流するガスの量の違い、及び機関温度の違いによる逆流ガスの収縮する度合の違いによって新気の吸入開始時期が異なり、それによって筒内に充填される空気量が異なることが考えられる。   In particular, in this embodiment, correction according to the actual phenomenon is performed. That is, there are two factors that cause an error in the in-cylinder charged air amount due to the difference in engine temperature: one related to the intake air and the other related to the gas flowing back into the intake port. In other words, regarding the intake air, the amount of heat transfer to the intake air due to the difference in heat transfer to the intake air due to the difference in engine temperature and the difference in intake flow velocity and the difference in heat transfer coefficient due to the difference in intake flow velocity. It is conceivable that the degree of expansion of the sucked air varies due to the difference in temperature of the sucked air resulting from the difference, and the amount of air filled in the cylinder varies accordingly. In addition, for the gas that flows back into the intake port, the intake timing of fresh air differs depending on the amount of gas flowing back and the degree of contraction of the backflow gas due to the difference in engine temperature. It is conceivable that the amount of air produced is different.

本実施形態では、以上のようなことを踏まえ、吸入空気に関する補正係数と逆流ガスに関する補正係数とを別個に定めるようにして、実際の現象に即したより厳密な補正を行うようにしている。なお、本実施形態においても機関温度を表す指標として機関冷却水温度Twが用いられる。また、以下の本実施形態に関する説明においても上述した他の実施形態と共通する部分については原則として説明を省略する。   In the present embodiment, based on the above, the correction coefficient related to the intake air and the correction coefficient related to the backflow gas are separately determined, and more accurate correction is performed in accordance with the actual phenomenon. In this embodiment as well, the engine coolant temperature Tw is used as an index representing the engine temperature. Also, in the following description of the present embodiment, the description of the parts common to the other embodiments described above is omitted in principle.

図17は、本実施形態において上記補正のために実施される制御を示すフローチャートである。この制御がスタートするとまずステップ301において、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saの読込みが行われる。そして、続くステップ303においては、排気弁閉弁時(すなわち、排気弁8の閉弁完了時)の吸気管内圧力Pmeが推定される。これらステップ301及びステップ303で実施される制御は、上述したステップ101及びステップ103、もしくはステップ201及びステップ203で行われる制御と夫々同じである。   FIG. 17 is a flowchart showing the control performed for the correction in the present embodiment. When this control starts, first, at step 301, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 and the operating angle Sa of the intake valve 6 are read. In the subsequent step 303, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed (that is, when the exhaust valve 8 is closed) is estimated. The control performed in step 301 and step 303 is the same as the control performed in step 101 and step 103 or step 201 and step 203 described above.

ステップ303において、上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeが推定されると、次にステップ305に進む。ステップ305においては、ステップ301において読込んだ機関回転数Neと、吸気弁6の作用角Saとに基づいて吸気流速Qaが推定される。本実施形態では、機関回転数Neと、吸気弁6の作用角Saとを引数として予め吸気流速Qaのマップが作成されており、ステップ305においてはこのマップを用いて上記吸気流速Qaが求められる。なお、他の実施形態では、機関回転数Neと、吸気弁6の作用角Saとを変数とした吸気流速Qaを求めるための関数を予め設定しておき、ステップ305においてはこの関数を用いて吸気流速Qaを求めるようにしてもよい。   When the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed is estimated in step 303, the process proceeds to step 305. In step 305, the intake flow velocity Qa is estimated based on the engine speed Ne read in step 301 and the operating angle Sa of the intake valve 6. In this embodiment, a map of the intake flow velocity Qa is created in advance with the engine speed Ne and the operating angle Sa of the intake valve 6 as arguments, and in step 305, the intake flow velocity Qa is obtained using this map. . In another embodiment, a function for obtaining the intake air flow rate Qa using the engine speed Ne and the operating angle Sa of the intake valve 6 as variables is set in advance, and this function is used in step 305. The intake flow velocity Qa may be obtained.

ステップ305において上記吸気流速Qaが推定されると、ステップ307に進む。ステップ307においては、ステップ301において読込んだ機関回転数Ne、吸気弁6の開閉タイミングVt、及び吸気弁6の作用角Saと、ステップ303において推定した上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとに基づいて筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量Vgが推定される。本実施形態では、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとを引数として予め上記逆流ガス量Vgのマップが作成されており、ステップ307においてはこのマップを用いて上記逆流ガス量Vgが求められる。なお、他の実施形態では、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、吸気弁6の作用角Saと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとを変数とした逆流ガス量Vgを求めるための関数を予め設定しておき、ステップ307においてはこの関数を用いて逆流ガス量Vgを求めるようにしてもよい。   When the intake flow velocity Qa is estimated in step 305, the process proceeds to step 307. In step 307, the engine speed Ne read in step 301, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, the operating angle Sa of the intake valve 6, and the intake pipe pressure Pme at the time of closing the exhaust valve estimated in step 303 are determined. Based on the above, the amount Vg of gas flowing backward from the cylinder into the intake port is estimated. In the present embodiment, the reverse flow gas amount Vg is preliminarily set using the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, the operating angle Sa of the intake valve 6, and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed as arguments. A map is created, and in step 307, the backflow gas amount Vg is obtained using this map. In another embodiment, the backflow gas amount using the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, the operating angle Sa of the intake valve 6, and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed as variables. A function for obtaining Vg may be set in advance, and in step 307, the backflow gas amount Vg may be obtained using this function.

ステップ307において上記逆流ガス量Vgが推定されると、ステップ309に進む。ステップ309においては、ステップ301において読込んだ機関冷却水温度Twと、ステップ305において推定した上記吸気流速Qaとに基づいて吸入空気補正係数Craが決定される。この吸入空気補正係数Craは、機関温度の違いと吸気流速の違いとに起因して生じる誤差を補正するものであり、後述するステップ313において、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算してその値を補正し、筒内充填空気量Mcを求めるためのものである。   When the backflow gas amount Vg is estimated in step 307, the process proceeds to step 309. In step 309, the intake air correction coefficient Cra is determined based on the engine coolant temperature Tw read in step 301 and the intake flow velocity Qa estimated in step 305. The intake air correction coefficient Cra corrects an error caused by a difference in engine temperature and a difference in intake flow velocity. The basic cylinder calculated by using the intake air amount model M20 in step 313 described later is used. This is for multiplying the inner charge air amount Mcb and correcting the value to obtain the in-cylinder charge air amount Mc.

本実施形態では、このような目的に適合する吸入空気補正係数Craが得られるように、機関冷却水温度Twと、吸気流速Qaとを引数として予め吸入空気補正係数Craのマップが作成されており、ステップ309においてはこのマップを用いて上記吸入空気補正係数Craが求められる。なお、他の実施形態では、機関冷却水温度Twと、吸気流速Qaとを変数とした吸入空気補正係数Craを求めるための関数を予め設定しておき、ステップ309においてはこの関数を用いて吸入空気補正係数Craを求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, a map of the intake air correction coefficient Cra is created in advance using the engine coolant temperature Tw and the intake air flow rate Qa as arguments so that the intake air correction coefficient Cra suitable for such purposes can be obtained. In step 309, the intake air correction coefficient Cra is obtained using this map. In another embodiment, a function for obtaining the intake air correction coefficient Cra using the engine coolant temperature Tw and the intake flow velocity Qa as variables is set in advance, and in step 309, this function is used for intake. The air correction coefficient Cra may be obtained.

ステップ309において上記吸入空気補正係数Craが決定されると、ステップ311に進む。ステップ311においては、ステップ301において読込んだ機関冷却水温度Tw及び機関回転数Neと、ステップ303において推定した上記排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeと、ステップ307において推定した上記逆流ガス量Vgとに基づいて逆流ガス補正係数Crgが決定される。この逆流ガス補正係数Crgは、機関温度の違いと逆流ガス量の違いとに起因して生じる誤差を補正するものであり、上記吸入空気補正係数Craと同様、後述するステップ313において、上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算してその値を補正し、筒内充填空気量Mcを求めるためのものである。   When the intake air correction coefficient Cra is determined in step 309, the process proceeds to step 311. In step 311, the engine coolant temperature Tw and the engine speed Ne read in step 301, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed estimated in step 303, and the backflow gas amount estimated in step 307. Based on Vg, the backflow gas correction coefficient Crg is determined. The backflow gas correction coefficient Crg is used to correct an error caused by a difference in engine temperature and a backflow gas amount. Like the intake air correction coefficient Cra, in step 313 described later, the intake air is corrected. This is for multiplying the basic in-cylinder charged air amount Mcb calculated using the quantity model M20 and correcting the value to obtain the in-cylinder charged air amount Mc.

本実施形態では、このような目的に適合する逆流ガス補正係数Crgが得られるように、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeと、逆流ガス量Vgとを引数として予め逆流ガス補正係数Crgのマップが作成されており、ステップ311においてはこのマップを用いて上記逆流ガス補正係数Crgが求められる。なお、他の実施形態では、機関冷却水温度Twと、機関回転数Neと、排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeと、逆流ガス量Vgとを変数とした逆流ガス補正係数Crgを求めるための関数を予め設定しておき、ステップ311においてはこの関数を用いて逆流ガス補正係数Crgを求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, and the backflow gas so as to obtain the backflow gas correction coefficient Crg suitable for such purposes. A map of the backflow gas correction coefficient Crg is created in advance using the amount Vg as an argument, and in step 311, the backflow gas correction coefficient Crg is obtained using this map. In another embodiment, in order to obtain the backflow gas correction coefficient Crg using the engine coolant temperature Tw, the engine speed Ne, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, and the backflow gas amount Vg as variables. This function may be set in advance, and in step 311, the backflow gas correction coefficient Crg may be obtained using this function.

ステップ311において上記逆流ガス補正係数Crgが決定されると、ステップ313に進む。ステップ313においては、上述したように、ステップ309で決定された吸入空気量補正係数Craとステップ311で決定された逆流ガス補正係数Crgとが上記吸入空気量モデルM20を用いて算出した基本筒内充填空気量Mcbに乗算される(Mc=Cra・Crg・Mcb)。そしてこれにより、上記基本筒内充填空気量Mcbが補正され、筒内充填空気量Mcが求められ、本制御が終了する。   When the backflow gas correction coefficient Crg is determined in step 311, the process proceeds to step 313. In step 313, as described above, the basic in-cylinder calculated by using the intake air amount model M20, the intake air amount correction coefficient Cra determined in step 309 and the backflow gas correction coefficient Crg determined in step 311. The charged air amount Mcb is multiplied (Mc = Cra · Crg · Mcb). As a result, the basic in-cylinder charged air amount Mcb is corrected, the in-cylinder charged air amount Mc is obtained, and the present control ends.

以上、説明したように本実施形態においては、機関温度が上記特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量Mcbに対し、機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、排気弁8が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁6の作用角Saとに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量Vgの違いとに起因して生ずる誤差について補正する逆流ガス補正係数Crgと、機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁6の作用角Saとに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと吸気流速Qaの違いとに起因して生じる誤差について補正する吸入空気補正係数Craとを乗算して筒内充填空気量Mcを求めるようになっている。   As described above, in the present embodiment, the engine temperature, the engine speed Ne, and the intake air with respect to the basic in-cylinder charged air amount Mcb that is the in-cylinder charged air amount when the engine temperature is the specific temperature. This is a correction coefficient determined based on the opening / closing timing Vt of the valve 6, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve 8 is closed, and the operating angle Sa of the intake valve 6. Is determined based on the backflow gas correction coefficient Crg for correcting an error caused by the difference in the amount of gas Vg flowing back in, the engine temperature, the engine speed Ne, and the operating angle Sa of the intake valve 6. An in-cylinder charged air amount Mc is obtained by multiplying an intake air correction coefficient Cra that corrects an error caused by a difference in engine temperature and an intake flow velocity Qa.

このようにすると、吸気弁6の開閉タイミングVtを変更でき、且つ吸気弁6の作用角Saを変更できる場合において、より実際の現象に即して上述した逆流ガスの量の違いや吸気流速の違いを考慮して上記基本筒内充填空気量Mcbが補正され筒内充填空気量Mcが求められる。そしてこの結果、吸気弁6の開閉タイミングVtを変更でき、且つ吸気弁6の作用角Saを変更できる場合において、内燃機関の温度状態(すなわち、機関温度)にかかわらず、吸入空気量を精度良く推定することが可能となる。   In this way, in the case where the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 can be changed and the operating angle Sa of the intake valve 6 can be changed, the difference in the amount of the backflow gas and the intake flow velocity described above more in line with the actual phenomenon. The basic in-cylinder charged air amount Mcb is corrected in consideration of the difference, and the in-cylinder charged air amount Mc is obtained. As a result, when the opening / closing timing Vt of the intake valve 6 can be changed and the operating angle Sa of the intake valve 6 can be changed, the intake air amount can be accurately adjusted regardless of the temperature state of the internal combustion engine (that is, the engine temperature). It is possible to estimate.

また、本実施形態では、上記逆流ガス補正係数Crgと上記吸入空気補正係数Craとが個別に定められるようになっている。このことを利用して他の実施形態では、上記逆流ガス補正係数Crgと上記吸入空気補正係数Craの何れか一方のみを上記基本筒内充填空気量Mcbに対して乗算して筒内充填空気量Mcを求めるようにしてもよい。この場合、上記機関温度の違いの筒内充填空気量に与える影響のうち、逆流ガスに関するもの(より詳細には上記逆流ガスの量に関連する影響)と吸入される空気に関するもの(より詳細には上記吸気流速に関連する影響)とを選択的に考慮するようにできるので、より多様な状況に対する適用が容易になり、より多様な状況において適切に上記基本筒内充填空気量を補正して筒内充填空気量を求めることができる。   In the present embodiment, the backflow gas correction coefficient Crg and the intake air correction coefficient Cra are individually determined. In other embodiments using this fact, the in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount Mcb by only one of the backflow gas correction coefficient Crg and the intake air correction coefficient Cra. Mc may be obtained. In this case, among the effects of the difference in engine temperature on the amount of charged air in the cylinder, those related to the backflow gas (more specifically, the effects related to the amount of the backflow gas) and those related to the sucked air (more specifically) Can be selectively taken into account, which makes it easier to apply to a variety of situations, and appropriately corrects the basic cylinder charge air amount in a variety of situations. The in-cylinder charged air amount can be obtained.

なお、本実施形態の変形例では、吸気弁6にバルブタイミング変更機構23と作用角変更機構25の何れか一方のみが設けられていてもよい。これまでの説明から容易に理解されると思われるので詳細な説明は省略するが、吸気弁6にバルブタイミング変更機構23のみが設けられている場合には、上記逆流ガス補正係数Crgが、機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁6の開閉タイミングVtと、排気弁8が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeとに基づいて定められると共に上記吸入空気補正係数Craが、機関温度と、機関回転数Neとに基づいて定められる。一方、吸気弁6に作用角変更機構25のみが設けられている場合には、上記逆流ガス補正係数Crgが、機関温度と、機関回転数Neと、排気弁8が閉弁する時の吸気管内圧力Pmeと、吸気弁6の作用角Sa量とに基づいて定められると共に上記吸入空気補正係数Craが、機関温度と、機関回転数Neと、吸気弁6の作用角Saとに基づいて定められる。   In the modification of the present embodiment, only one of the valve timing changing mechanism 23 and the operating angle changing mechanism 25 may be provided in the intake valve 6. Although it will be easily understood from the above description, a detailed description is omitted. However, when only the valve timing changing mechanism 23 is provided in the intake valve 6, the backflow gas correction coefficient Crg is set to The intake air correction coefficient Cra is determined based on the temperature, the engine speed Ne, the opening / closing timing Vt of the intake valve 6, and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve 8 is closed. It is determined based on the engine speed Ne. On the other hand, when the intake valve 6 is provided with only the operating angle changing mechanism 25, the backflow gas correction coefficient Crg is calculated based on the engine temperature, the engine speed Ne, and the intake pipe when the exhaust valve 8 is closed. The intake air correction coefficient Cra is determined based on the pressure Pme and the operating angle Sa amount of the intake valve 6, and the intake air correction coefficient Cra is determined based on the engine temperature, the engine speed Ne, and the operating angle Sa of the intake valve 6. .

図1は、本発明の内燃機関の吸入空気量推定装置を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example in which the intake air amount estimation device for an internal combustion engine of the present invention is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine. 図2は、吸入空気量モデルを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an intake air amount model. 図3は、スロットル弁開度と流量係数との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the throttle valve opening and the flow coefficient. 図4は、関数Φ(Pm/Pa)を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the function Φ (Pm / Pa). 図5は、スロットルモデルの基本概念を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a basic concept of the throttle model. 図6は、吸気管モデルの基本概念を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a basic concept of the intake pipe model. 図7は、吸気弁モデルの基本概念を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a basic concept of the intake valve model. 図8は、筒内充填空気量及び筒内吸入空気流量の定義に関する図である。FIG. 8 is a diagram relating to the definition of the cylinder charge air amount and the cylinder intake air flow rate. 図9は、本発明の一実施形態において実施される制御を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the control performed in one embodiment of the present invention. 図10は、補正係数Crと機関冷却水温度Twとの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient Cr and the engine coolant temperature Tw. 図11は、機関温度が適合パラメータa、bの適合が行われた特定温度よりも低い場合における補正係数Crと吸気弁の開閉タイミングVt及び排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmeとの関係を示す図である。FIG. 11 shows the relationship between the correction coefficient Cr, the intake valve opening / closing timing Vt, and the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed when the engine temperature is lower than the specific temperature at which the adaptation parameters a and b are adapted. FIG. 図12は、機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pme及び吸気弁の開閉タイミングVtとの関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient Cr, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, and the intake valve opening / closing timing Vt when the engine temperature is lower than the specific temperature. 図13は、機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと吸気弁の作用角Sa及び機関回転数Neとの関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient Cr, the intake valve operating angle Sa, and the engine speed Ne when the engine temperature is lower than the specific temperature. 図14は、機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと機関回転数Ne及び吸気弁の開閉タイミングVtとの関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient Cr, the engine speed Ne, and the intake valve opening / closing timing Vt when the engine temperature is lower than the specific temperature. 図15は、機関温度が上記特定温度よりも低い場合における補正係数Crと排気弁閉弁時の吸気管内圧力Pme及び機関回転数Neとの関係が示されている。FIG. 15 shows the relationship between the correction coefficient Cr, the intake pipe pressure Pme when the exhaust valve is closed, and the engine speed Ne when the engine temperature is lower than the specific temperature. 図16は、本発明の他の実施形態において実施される制御を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing the control executed in another embodiment of the present invention. 図17は、本発明の更に他の実施形態において実施される制御を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing the control performed in still another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
5 燃焼室
6 吸気弁
7 吸気ポート
8 排気弁
9 排気ポート
11 燃料噴射弁
13 吸気管
18 スロットル弁
23 バルブタイミング変更機構
25 作用角(リフト量)変更機構
27 冷却水温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 5 Combustion chamber 6 Intake valve 7 Intake port 8 Exhaust valve 9 Exhaust port 11 Fuel injection valve 13 Intake pipe 18 Throttle valve 23 Valve timing change mechanism 25 Operating angle (lift amount) change mechanism 27 Cooling water temperature sensor

Claims (13)

機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、該基本筒内充填空気量を、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力とに基づいて補正して筒内充填空気量を求める、内燃機関の吸入空気量推定装置。   A basic cylinder charge air amount, which is the cylinder charge air amount when the engine temperature is a specific temperature, is estimated, and the basic cylinder charge air amount is calculated from the engine temperature, the engine speed, the intake valve opening / closing timing, An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that obtains an in-cylinder charged air amount by correcting based on an intake pipe pressure when the exhaust valve is closed. 機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、該基本筒内充填空気量を、機関温度と、機関回転数と、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて補正して筒内充填空気量を求める、内燃機関の吸入空気量推定装置。   Estimate the basic cylinder charge air amount, which is the cylinder charge air amount when the engine temperature is a specific temperature, and close the basic cylinder charge air amount based on the engine temperature, the engine speed, and the exhaust valve. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that obtains an in-cylinder charged air amount by performing correction based on the intake pipe pressure at the time and the operating angle or lift amount of the intake valve. 機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、該基本筒内充填空気量を、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて補正して筒内充填空気量を求める、内燃機関の吸入空気量推定装置。   A basic cylinder charge air amount, which is the cylinder charge air amount when the engine temperature is a specific temperature, is estimated, and the basic cylinder charge air amount is calculated from the engine temperature, the engine speed, the intake valve opening / closing timing, An intake air amount estimation device for an internal combustion engine that obtains an in-cylinder charged air amount by correcting based on an intake pipe pressure when the exhaust valve is closed and an operating angle or lift amount of the intake valve. 上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記吸気弁の開閉タイミングが進角されているほど上記補正係数が大きくなるようになっている、請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。   The in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient. When the engine temperature is lower than the specific temperature, the opening / closing timing of the intake valve is advanced. 2. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the correction coefficient increases as the value increases. 上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記吸気弁の開閉タイミングが進角されているほど上記補正係数が大きくなるようになっている、請求項3に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。   The in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient. When the engine temperature is lower than the specific temperature, the opening / closing timing of the intake valve is advanced. 4. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the correction coefficient increases as the value increases. 上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記吸気弁の作用角もしくはリフト量が大きいほど上記補正係数が小さくなるようになっている、請求項2、3及び5の何れか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。   The in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient. When the engine temperature is lower than the specific temperature, the larger the operating angle or lift amount of the intake valve, The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to any one of claims 2, 3, and 5, wherein the correction coefficient is reduced. 上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、該補正係数は上記機関温度が高いほど小さくなるようになっている、請求項1から6の何れか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。   The in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient, and the correction coefficient decreases as the engine temperature increases. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to one item. 上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記機関回転数が高いほど上記補正係数が小さくなるようになっている、請求項1から7の何れか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。   The in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient. When the engine temperature is lower than the specific temperature, the correction coefficient decreases as the engine speed increases. The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the intake air amount estimation device is configured as follows. 上記筒内充填空気量は上記基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して求められ、上記機関温度が上記特定温度よりも低い場合においては、上記排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力が大きいほど上記補正係数が小さくなるようになっている、請求項1から8の何れか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置。   The in-cylinder charged air amount is obtained by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient, and when the engine temperature is lower than the specific temperature, the intake pipe internal pressure when the exhaust valve is closed The intake air amount estimation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the correction coefficient decreases as the value increases. 機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、該基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、上記補正係数は、機関温度と機関回転数とに基づいて定まる第1の補正係数と、機関温度と吸気弁の開閉タイミングとに基づいて定まる第2の補正係数と、機関温度と排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力とに基づいて定まる第3の補正係数と、機関温度と吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる第4の補正係数とのうちの少なくとも二つの補正係数の積であるか、または上記第2から第4の補正係数のうちの何れかである、内燃機関の吸入空気量推定装置。   An internal combustion engine for estimating an in-cylinder charged air amount, which is an in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature, and determining the in-cylinder charged air amount by multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient. In the intake air amount estimation device, the correction coefficient is determined based on the engine temperature and the engine speed, and the second correction coefficient determined based on the engine temperature and the opening / closing timing of the intake valve. A third correction coefficient determined based on the engine temperature and the pressure in the intake pipe when the exhaust valve closes, and a fourth correction coefficient determined based on the engine temperature and the operating angle or lift amount of the intake valve An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, which is a product of at least two correction coefficients of the above or any one of the second to fourth correction coefficients. 機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、該基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
上記補正係数は、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量の違いとに起因して生ずる誤差について補正する逆流ガス補正係数であるか、または、該逆流ガス補正係数と、機関温度と機関回転数とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと吸気流速の違いとに起因して生じる誤差について補正する吸入空気補正係数との積である、内燃機関の吸入空気量推定装置。
An internal combustion engine for estimating an in-cylinder charged air amount, which is an in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature, and multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient to obtain an in-cylinder charged air amount. An intake air amount estimation device,
The correction coefficient is a correction coefficient determined based on the engine temperature, engine speed, intake valve opening / closing timing, and intake pipe pressure when the exhaust valve is closed. A backflow gas correction coefficient for correcting an error caused by a difference in the amount of gas flowing back into the intake port, or a correction determined based on the backflow gas correction coefficient, the engine temperature, and the engine speed An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, which is a product of an intake air correction coefficient that corrects an error caused by a difference in engine temperature and an intake air flow rate.
機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、該基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
上記補正係数は、機関温度と、機関回転数と、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量の違いとに起因して生ずる誤差について補正する逆流ガス補正係数と、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと吸気流速の違いとに起因して生じる誤差について補正する吸入空気補正係数とのうちの一方であるか、または、これらの補正係数の積である、内燃機関の吸入空気量推定装置。
An internal combustion engine for estimating an in-cylinder charged air amount, which is an in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature, and multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient to obtain an in-cylinder charged air amount. An intake air amount estimation device,
The correction coefficient is a correction coefficient that is determined based on the engine temperature, the engine speed, the pressure in the intake pipe when the exhaust valve closes, and the operating angle or lift amount of the intake valve. Based on the backflow gas correction coefficient that corrects for errors caused by the difference in the amount of gas flowing back from the cylinder into the intake port, the engine temperature, the engine speed, and the intake valve operating angle or lift amount Or an intake air correction coefficient that corrects an error caused by a difference in engine temperature and a difference in intake flow velocity, or a product of these correction coefficients. An intake air amount estimation device for an internal combustion engine.
機関温度が特定温度である場合の筒内充填空気量である基本筒内充填空気量を推定し、該基本筒内充填空気量に補正係数を乗算して筒内充填空気量を求める内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
上記補正係数は、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の開閉タイミングと、排気弁が閉弁する時の吸気管内圧力と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと筒内から吸気ポート内に逆流するガスの量の違いとに起因して生ずる誤差について補正する逆流ガス補正係数と、機関温度と、機関回転数と、吸気弁の作用角もしくはリフト量とに基づいて定まる補正係数であって機関温度の違いと吸気流速の違いとに起因して生じる誤差について補正する吸入空気補正係数とのうちの一方であるか、または、これらの補正係数の積である、内燃機関の吸入空気量推定装置。
An internal combustion engine for estimating an in-cylinder charged air amount, which is an in-cylinder charged air amount when the engine temperature is a specific temperature, and multiplying the basic in-cylinder charged air amount by a correction coefficient to obtain an in-cylinder charged air amount. An intake air amount estimation device,
The correction coefficient is a correction coefficient determined based on the engine temperature, the engine speed, the intake valve opening / closing timing, the intake pipe pressure when the exhaust valve closes, and the intake valve operating angle or lift amount. Backflow gas correction coefficient that corrects for errors caused by the difference in engine temperature and the amount of gas that flows back from the cylinder into the intake port, engine temperature, engine speed, and intake valve action A correction coefficient that is determined based on the angle or the lift amount, and is one of the intake air correction coefficients that correct errors caused by a difference in engine temperature and a difference in intake flow velocity, or these An intake air amount estimation device for an internal combustion engine, which is a product of correction coefficients.
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