[发明专利]内燃机的气体状态推定装置

说明书

技术领域

本发明涉及推定内燃机具备的气体通路内的气体状态的气体状态推定装置。作为气体通路，例示出内燃机的节气门与进气门之间的进气通路等。

背景技术

一直以来，已知有通过对内燃机的节气门与进气门之间的进气通路(以下称作“节气门下游进气通路”)内的空气应用质量守恒定律、能量守恒定律、状态方程式等物理法则，借助计算来推定节气门下游进气通路内的空气的压力以及温度(以下称作“进气压力”、“进气温度”)的方法(例如，参照国际公开第03/033897号小册子)。

具体地说，在上述文献中，基于下述(1)式推定进气压力除以进气温度而得的值(进气压力温度比)Pm/Tm的经时变化量d(Pm/Tm)/dt，并基于下述(2)式推定进气压力Pm的经时变化量dPm/dt。

d(Pm/Tm)/dt＝(R/Vm)·(mt-mc)…(1)

dPm/dt＝κ·(R/Vm)·(mt·Ta-mc·Tm)…(2)

在上述(1)式、(2)式中，Pm为进气压力，Tm为进气温度，R为空气的气体常数，Vm为节气门下游进气通路的容积，mt为经由节气门流入节气门下游进气通路的空气的质量流量(每单位时间的质量)，mc为经由进气门从节气门下游进气通路流出的空气的质量流量(每单位时间的质量)，κ为空气的热容比，Ta为经由节气门流入节气门下游进气通路的空气的温度(大气温度)，t为时间。

上述(1)式是通过对节气门下游进气通路内的空气应用质量守恒定律以及气体的状态方程式而导出的。上述(2)式是通过对节气门下游进气通路内的空气应用能量守恒定律以及气体的状态方程式而导出的。这些算式的导出过程在上述文献中有详细记载。

进而，通过按时间对从上述(2)式得出的dPm/dt依次积分，能够依次推定进气压力Pm。并且，基于以这种方式依次推定的进气压力Pm、和按时间对从上述(1)式得出的d(Pm/Tm)/dt依次积分而依次推定的进气压力温度比Pm/Tm，依次算出进气温度Tm。这样，在上述文献中，通过分别按时间对上述(1)式、(2)依次积分，依次推定节气门下游进气通路内的空气的状态(进气压力Pm以及进气温度Tm)。

然而，作为上述(1)式、(2)式中的节气门下游进气通路的容积Vm，使用给进气压力Pm以及进气温度Tm的变化带来实质影响的容积(以下特意称作“有效容积”)。通常情况下，难以仅凭借节气门下游进气通路的几何学形状来高精度地算出该有效容积Vm。因此，为了基于上述(1)式、(2)式高精度地推定进气压力Pm以及进气温度Tm，需要进行用于同定(同定)有效容积Vm的试验(同定实验)。

在该同定实验中，利用公知的统计学方法等来同定有效容积Vm，以使通过分别按时间对上述(1)式、(2)式依次积分而得出的进气压力Pm以及进气压力温度比Pm/Tm的推移分别接近对应的实际的测定值的推移。在此，在上述(1)式、(2)式中都存在有效容积Vm的项。因此，进气压力Pm以及进气压力温度比Pm/Tm的推移均基于有效容积Vm的值而变动。即，需要在监视进气压力Pm以及进气压力温度比Pm/Tm双方的推移的同时进行有效容积Vm的同定。此外，由于上述(1)式、(2)式都存在微分项，因此相对于有效容积Vm的值的变化的、进气压力Pm以及进气压力温度比Pm/Tm的变化的程度容易比较大。结果，存在有效容积Vm的同定比较困难的问题。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而形成的，其目的在于提供一种能够推定节气门下游进气通路等内燃机所具备的气体通路内的气体状态的气体状态推定装置，且使该推定所需的气体通路的容积(有效容积)的同定比较容易。

本发明所涉及的气体状态推定装置推定内燃机所具备的气体通路内的气体的压力及温度。上述气体通路是指气体所流通的通路中的规定区间的部分。作为上述气体通路，例如例示有内燃机的节气门与进气门之间的进气通路(上述节气门下游进气通路)。

在该装置中，通过对气体通路内的气体应用质量守恒定律来推定上述气体通路内的气体的质量的经时变化量。具体地说，例如，基于下述(3)式，推定上述气体通路内的气体质量的经时变化量dM/dt。在此，mt为流入上述气体通路的气体的质量流量，mc为从上述气体通路流出的气体的质量流量，M为上述气体通路内的气体的质量，t为时间。“气体的质量流量”是指：每单位时间流入(流出)上述气体通路的气体的质量。

dM/dt＝mt-mc  …(3)