[发明专利]内燃机的气缸吸入空气量推定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种设有VVT(可变阀门)机构的内燃机的控制装置，具体而言，涉及一种用于对气缸吸入空气量进行高精度计算的内燃机的气缸吸入空气量推定装置。 

背景技术

通常，为了对发动机进行适当的控制，对被吸入到气缸内的空气量进行高精度的计算、并进行与吸入到气缸内的空气量相对应的燃料控制及点火时期控制是非常重要的。 

为了求得气缸吸入空气量，通常应用以下两种方式：即，利用设在进气管的节流器上游部的气流传感器(AFS：Air Flow Sensor)来进行测量的AFS方式；以及利用设在进气管的节流器下游部的进气歧管(气室及进气歧管)的压力传感器(以下称为“进气歧管压传感器”)和发动机旋转传感器、来根据进气歧管压及发动机转速进行推定运算的S/D方式(Speed Density方式：速度密度方式)。 

此外，也已知有兼用上述传感器、并根据运转状态来切换各方式的技术，还已知有在AFS方式下也测量进气歧管压的技术。 

近年来，为了进一步实现低燃费化和高输出化，通常采用使进气阀的阀门开关定时可变的VVT(可变气门正时：Variable Valve Timing)机构(以下称为“进气VVT”)。此外，不仅是进气阀，排气阀中大多也采用VVT机构(以下称为“进排气VVT”)。 

然而，在具备进排气VVT的发动机中，从进气歧管吸入到气缸中的空气量会根据气门正时而产生较大变化，因此，若不考虑气门正时带来的影响，在正常及过渡的整个运转区域中，气缸吸入空气量的计算精度会大幅下降，尤其是在S/D方式中。 

此外，在使气门正时变化时会产生响应延迟，因此过渡运转时会与正常运 转时所设定的气门正时不一致，导致空气量的计算精度大幅下降。 

以往，作为S/D方式下的气缸吸入空气量的推定方法，已知有以气门正时等发动机参数不会变化为前提、并根据进气歧管压、体积效率、气缸体积及温度来进行计算的方法(例如，参照专利文献1)。 

对于专利文献1的方法，若假设在S/D方式中应用可动阀门，则可以考虑将气门正时与气门正时的控制映射相一致的正常状态下的体积效率设定为映射值。然而，在该情况下，虽然正常运转时不会产生问题，但在过渡运转时，空气量的计算精度会大幅下降。 

因此，为了抑制过渡运转时空气量计算精度的下降，考虑预先根据气门正时来设定多个体积效率的映射，但在应用进排气VVT时，需要根据进气VVT和排气VVT各自的气门正时来设定体积效率的映射，因此在进行适应以及数据设定时会花费很多工时，而且ECU内的微机所需要的存储器容量也会变得庞大。 

例如，根据专利文献1的方法，对于体积效率相当值(表示从进气歧管进入气缸的空气量的指标)的映射数，当利用6个代表点来表示VVT机构的动作范围、并在各代表点之间进行插补来使用时，如果是只有进气VVT的系统结构，则需要6个体积效率相当值映射，而如果是进排气VVT系统，则需要6×6(=36)个体积效率相当值映射。 

也就是说，当在具有VVT的发动机中应用根据进气歧管压和发动机转速来推定气缸吸入空气量的S/D方式时，需要使体积效率相当值根据VVT的实际气门正时来适应，因此存储映射数会变得庞大。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本专利特开平08-303293号公报 

发明内容

发明所要解决的技术问题 

现有的内燃机的气缸吸入空气量推定装置存在如下问题：若在将可变阀门应用到S/D方式中时设定正常状态下的体积效率映射，则过渡运转时的 计算精度会大幅下降。 

此外，还存在如下问题：假设在为了抑制过渡运转时计算精度的下降而设定了多个体积效率映射的情况下，需要根据气门正时设定庞大的映射，因而需要庞大的存储器容量。 

因此，如本发明以及同一申请人所提出的专利申请(日本专利申请特愿平2012-61824)中所记载的那样，为了在具备进排气VVT的发动机中也用较少的映射数来对气缸吸入空气量进行高精度的计算，考虑在AFS方式下，将通过节流阀的空气直到进入气缸内为止的进气系统响应延迟模型化，并利用得到的物理模型来进行推定，而在S/D方式下，将从进气歧管进入到气缸内的空气的运动模型化，并利用得到的物理模型来进行推定。