JP2023074941A - エンジンの状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの燃焼不良の継続を抑制する。【解決手段】吸気管に配置されたスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載され、吸気管の圧力からエンジンの吸入空気量を推定するエンジンの吸入空気量推定装置であって、スロットルバルブの開度から通過する筒内流入空気量を推定し、推定した筒内流入空気量と、エンジンの回転数に基づく上限係数と、を用いて、吸入空気量の上限値を設定し、吸気管の圧力に基づく仮吸入空気量と、設定した上限値と、のうち小さいほうの値を、吸入空気量と推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの状態推定装置に関し、詳しくは、スロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載されるエンジンの状態推定装置に関する。

従来、この種のエンジンの状態推定装置としては、吸気管にスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンを始動してから第１所定時間が経過するまでは、吸気管内の圧力（インマニ圧）からエンジンの吸入空気量を推定（算出）し、エンジンを始動してから第２所定時間が経過した後は、吸入空気量センサによって検出される吸入空気量からカルマンフィルタ演算により吸入空気量を推定する。カルマンフィルタ演算により吸入空気量の推定が困難な期間であるエンジンを始動してから第１所定時間が経過するまでは、吸気管内の圧力（インマニ圧）からエンジンの吸入空気量を推定（算出）するから、より適正に吸入空気量を推定できるとしている。

特開２０１８－１７３０６７号公報

しかしながら、上述のエンジンの状態推定装置では、エンジンへの燃料噴射を停止すると、膨張行程でピストンが下降したときの筒内の圧力の低下が大きくなる。この状態で、排気行程で排気バルブが開くと、排気管側から筒内に空気が流入し、筒内の圧力が上昇し、吸気管内の圧力より高くなる。そして、その後の吸気行程で吸気バルブが開くと、筒内から吸気管内へ空気が流れ、吸気管内の圧力が上昇する。そのため、エンジンへ燃料噴射しているときと同様の方法で吸入空気量を推定すると、推定した吸入空気量と実際の吸入空気量との乖離が大きくなってしまう。

本発明のエンジンの状態推定装置は、エンジンへの燃料噴射を停止しているときの吸入空気量を精度よく推定することを主目的とする。

本発明のエンジンの状態推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジンの状態推定装置は、
吸気管にスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載され、前記吸気管の圧力に基づいて前記エンジンの吸入空気量を推定するエンジンの状態推定装置であって、
前記エンジンへの燃料噴射の停止が指示されたときには、前記吸気管の圧力に基づいて推定した前記吸入空気量としてのベース吸入空気量を、前記エンジンの回転数と前記吸気管の圧力と補正量との関係を示すマップに基づく前記補正量で補正した値を前記吸入空気量と推定する
ことを要旨とする。

この本発明のエンジンの状態推定装置では、 吸気管の圧力に基づいて推定した吸入空気量としてのベース吸入空気量を、エンジンの回転数と吸気管の圧力と補正量との関係を示すマップに基づく補正量で補正した値を吸入空気量と推定する。エンジンの燃料噴射が停止されときの筒内の吸入空気量は、エンジンの回転数と吸気管の圧力とに応じて変化にすることを発明者は見出した。したがって、エンジンへの燃料噴射の停止が指示されたときには、吸気管の圧力に基づいて推定した吸入空気量としてのベース吸入空気量を、エンジンの回転数と吸気管の圧力と補正量との関係を示すマップに基づく補正量で補正した値を吸入空気量と推定することにより、エンジンへの燃料噴射が停止されているときの吸入空気量を精度よく推定できる。

こうした本発明のエンジンの状態推定装置において、前記エンジンへの燃料噴射の停止が指示されてから所定時間経過するまでは、前記ベース吸入空気量を前記吸入空気量と推定し、前記エンジンへの燃料噴射の停止が指示されてから前記所定時間経過したとき以降は、前記ベース吸入空気量を前記補正量で補正した値を前記吸入空気量と推定してもよい。エンジンへの燃料噴射を停止してから、燃料噴射の停止による吸気管の圧力の上昇までに、ある程度の時間を要する。したがって、エンジンへの燃料噴射の停止が指示されてから所定時間経過するまでは、ベース吸入空気量を吸入空気量と推定し、エンジンへの燃料噴射の停止が指示されてから所定時間経過したとき以降は、ベース吸入空気量を補正量で補正した値を吸入空気量と推定することにより、より精度よく、吸入空気量を推定できる。ここで、「所定時間」としては、エンジンへの燃料噴射の停止が指示されてから、エンジンのクランクシャフトが７２０度回転するのに要する時間などを挙げることができる。

この場合において、前記エンジンは、複数の気筒を備え、前記エンジンへの燃料噴射の停止指示がなされてから前記所定時間を経過したときには、前記補正量を値０から、前記マップに基づくベース補正量に前記エンジンの気筒数の逆数を乗じて算出される変化量ずつ増加させて、その後、前記所定時間を経過したときに前記ベース補正量を前記補正量としてもよい。こうすれば、より精度よく、吸入空気量を推定できる。

更に、本発明のエンジンの状態推定装置において、前記エンジンは、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも上流側に配置されたコンプレッサを有する過給機を備え、前記スロットルバルブの開度から前記吸入空気量を推定する第１推定処理と、前記過給機による過給を実行中且つ減速により前記スロットルバルブを閉じているときに前記吸気管の圧力から前記吸入空気量を推定する第２推定処理と、を実行し、前記第２推定処理を実行中に前記エンジンへの燃料噴射の停止が指示されたときには、前記ベース吸入空気量を前記補正量で補正した値を前記吸入空気量と推定してもよい。

本発明の一実施例としての状態推定装置を備えるエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン装置１０の電子制御ユニット７０に入出力される信号の一例を示す説明図である。 負荷率推定処理の一例を示すブロック図である。 気筒毎のＦＣタイミングと吸気圧Ｐａとの時間変化を説明するための説明図である。 吸気圧Ｐａを所定圧Ｐｒｅｆとしたときの補正量設定用マップＭＡＰ１の一例を示す説明図である。 吸気圧Ｐａを所定圧Ｐｒｅｆとしたときの補正量設定用マップＭＡＰ２の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジンの状態推定装置を備えるエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン装置１０の電子制御ユニット７０に入出力される信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置１０は、図１や図２に示すように、エンジン１２と電子制御ユニット７０とを備える。このエンジン装置１０は、エンジン１２からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン１２に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両などに搭載される。実施例の状態推定装置としては、電子制御ユニット７０が該当する。

エンジン１２は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張、排気の４行程により動力を出力する４気筒の内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してスロットルバルブ２６、サージタンク２７の順に通過させると共に吸気管２３のサージタンク２７よりも下流側で燃料噴射弁２８から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。以下、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側の部分を「スロットル上流部２３ｕ」といい、スロットルバルブ２６よりも下流側の部分を「スロットル下流部２３ｄ」という。そして、この混合気を吸気バルブ２９を介して燃焼室３０に吸入し、点火プラグ３１による電気火花により爆発燃焼させて、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。燃焼室３０から排気バルブ３３を介して排気管３５に排出される排気は、浄化装置３７，３８を介して外気に排出されると共に排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置」という）４０を介して吸気管２３のサージタンク２７に供給（還流）される。

浄化装置３７，３８は、それぞれ、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）３７ａ，３８ａを有する。ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ管４２とＥＧＲバルブ４４とを備える。ＥＧＲ管４２は、排気管３５の浄化装置３７と浄化装置３８との間と吸気管２３のサージタンク２７とを連絡する。ＥＧＲバルブ４４は、ＥＧＲ管４２に設けられ、電子制御ユニット７０により制御される。このＥＧＲ装置４０では、ＥＧＲバルブ４４の開度の調節により、排気管３５の排気の還流量が調節されて吸気管２３に還流する。エンジン１２は、このようにして空気と排気と燃料との混合気を燃焼室３０に吸引することができる。

また、エンジン１２は、可変バルブタイミング装置３４を更に備える。可変バルブタイミング装置３４は、吸気カムのインテークカムシャフトに対する位相や排気カムのエキゾーストカムシャフトに対する位相を変更することにより、吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｉ、ＶＴｏを作動角を維持した状態でそれぞれ連続的に変更可能に構成されている。

過給機５０は、ターボチャージャとして構成されており、タービン５１と、コンプレッサ５２と、ウェイストゲートバルブ５４と、ブローオフバルブ５５とを備える。タービン５１は、排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に配置されている。コンプレッサ５２は、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に配置されており、タービン５１に回転軸５３を介して連結されている。ウェイストゲートバルブ５４は、排気管３５のタービン５１よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管３６に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。ブローオフバルブ５５は、吸気管２３のコンプレッサ５２よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管２４に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。

この過給機５０では、ウェイストゲートバルブ５４の開度の調節により、バイパス管３６を流通する排気量とタービン５１を流通する排気量との配分比が調節され、タービン５１の回転駆動力が調節され、コンプレッサ５２による圧縮空気量が調節され、エンジン１２の過給圧（吸気圧）が調節される。なお、エンジン１２は、ウェイストゲートバルブ５４が全開のときには、過給機５０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。

また、過給機５０では、吸気管２３のコンプレッサ５２よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ５５の開弁により、コンプレッサ５２よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ５５は、電子制御ユニット７０により制御されるバルブに代えて、吸気管２３のコンプレッサ５２よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁が用いられるものとしてもよい。

インタークーラ２５は、吸気管２３のコンプレッサ５２とスロットルバルブ２６との間に配置されている。このインタークーラ２５は、コンプレッサ５２により圧縮された空気と図示しない冷却装置の冷却水との熱交換を行なう。

電子制御ユニット７０は、図２に示すように、ＣＰＵ７１やＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、フラッシュメモリ７４、入出力ポートを有するマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、エンジン１２のクランクシャフト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒや、エンジン１２の冷却水の温度を検出する水温センサ１５からの冷却水温Ｔｗ、スロットルバルブ２６のポジション（開度）を検出するスロットルポジションセンサ２６ａからのスロットル開度θｔを挙げることができる。吸気バルブ２９を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１６からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気温センサ２３ｔからの吸気温Ｔａ、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐａも挙げることができる。サージタンク２７に取り付けられた圧力センサ２７ａからの吸気管２３のスロットル下流部２３ｄの気体の圧力である第１下流部圧Ｐｓや、サージタンク２７に取り付けられた温度センサ２７ｔからの吸気管２３のスロットル下流部２３ｄの空気の温度である下流部温Ｔｓも挙げることができる。排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３９ａからのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３５の浄化装置３７と浄化装置３８との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ３９ｂからのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。ＥＧＲバルブ４４の開度を検出する開度センサ４５からのＥＧＲバルブ４４の開度θｅｇｒも挙げることができる。吸気管２３のコンプレッサ５２とインタークーラ２５との間に取り付けられた過給圧センサ２３ｃからの過給圧Ｐｃを挙げることができる。

電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、エンジン１２のスロットルバルブ２６への制御信号や、燃料噴射弁２８への制御信号、点火プラグ３１への制御信号、可変バルブタイミング装置３４への制御信号を挙げることができる。ＥＧＲバルブ４４への制御信号も挙げることができる。ウェイストゲートバルブ５４への制御信号や、ブローオフバルブ５５への制御信号を挙げることができる。

電子制御ユニット７０は、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに基づいて、エンジン１２の回転数Ｎｅを演算する。また、電子制御ユニット７０は、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて、負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを演算する。更に、電子制御ユニット７０は、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１６からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θｃｉ，θｃｏの角度（θｃｉ－θｃｒ），（θｃｏ－θｃｒ）に基づいて、吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏを演算する。

こうして構成された実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０では、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７１は、エンジン１２の要求負荷率ＫＬ＊に基づいて、エンジン１２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、可変バルブタイミング制御）やＥＧＲ制御、過給制御を行なう。吸入空気量制御については後述する。燃料噴射制御では、燃料噴射弁２８からの燃料噴射量を制御する。点火制御では、点火プラグ３１の点火時期を制御する。可変バルブタイミング制御では、可変バルブタイミング装置３４により吸気バルブ２９や排気バルブ３３の開閉タイミングを制御する。ＥＧＲ制御では、ＥＧＲバルブ４４の開度を制御する。過給制御では、ウェイストゲートバルブ５４の開度を制御する。

次に、実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０における吸入空気量制御について説明する。吸入空気量制御では、負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを推定し、推定した負荷率ＫＬが要求負荷率ＫＬ＊となるようにスロットルバルブ２６の開度を調整する。負荷率ＫＬは、基本的には、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて推定される。しかしながら、過給機５０が過給を行なっている状態で減速によりスロットル開度θｔが値０になっているときは、過給による残圧の影響でエアフローメータ２３ａによる吸入空気量Ｑａの検出精度が悪くなり、負荷率ＫＬを精度よく推定できない。そのため、過給機５０が過給を行なっている状態で減速によりスロットル開度θｔが値０になっているときは、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧（吸気管２３内の圧力）Ｐａと負荷率設定用マップとから負荷率ＫＬを推定する。負荷率設定用マップは、過給機５０が過給を行なっている状態で減速によりスロットル開度θｔが値０になっているときにおいて、エンジン１２への燃料噴射を継続しているとき（エンジン１２への燃料噴射を停止していないとき）におけるエンジン１２の吸気圧Ｐａと負荷率ＫＬとの関係として予め実験や解析などにより定められたマップである。実施例では、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとから推定する負荷率ＫＬを用いた吸入空気量制御を「ＬＪ制御」と称することがある。また、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐａと負荷率設定用マップとから推定する負荷率ＫＬを用いた吸入空気量制御を「ＤＪ制御」と称することがある。

次に、実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０の動作、特に、ＤＪ制御中においてエンジン１２への燃料噴射の停止が指示されたときに負荷率ＫＬを推定する動作について説明する。図３は、電子制御ユニット７０により実行される負荷率推定処理の一例を示すブロック図である。負荷率推定処理は、ＤＪ制御中においてエンジン１２への燃料噴射の停止が指示されたときに、繰り返し実行される。負荷率推定処理は、変換処理Ｓ１０と、補正量算出処理Ｓ１２と、気筒数補正処理Ｓ１４と、加算処理Ｓ１６と、を備える。

変換処理Ｓ１０には、吸気圧Ｐａが入力される。吸気圧Ｐａは、吸気圧センサ２３ｂにより検出された値が入力される。変換処理Ｓ１０は、吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧（吸気管２３内の圧力）Ｐａと負荷率設定用マップとからベース負荷率ＫＬｂを推定し、ベース負荷率ＫＬｂを加算処理Ｓ１６に出力する。

補正量算出処理Ｓ１２には、燃料カットフラグＦｆｃ、回転数Ｎｅ、吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉ、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏ、吸気圧Ｐａを入力される。燃料カットフラグＦｆｃは、エンジン１２への燃料供給が停止されているときに値１となり、エンジン１２への燃料供給が実行されているときに値０に設定される。回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１６からのインテークカムシャフトのカム角θｃｉの角度（θｃｉ－θｃｒ）に基づいて演算されたものが入力される。排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランクシャフト１４のクランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１６からのエキゾーストカムシャフトのカム角θｃｏの角度（θｃｏ－θｃｒ）に基づいて演算されたものが入力される。吸気圧Ｐａは、吸気圧センサ２３ｂにより検出された値が入力される。

補正量算出処理Ｓ１２は、エンジン１２の全気筒について燃料噴射が停止されたときに、ベース負荷率ＫＬｂを補正するための補正量ｄＫＬを演算する。補正量ｄＫＬは、燃料カットフラグＦｆｃが値０から値１となってからの経過時間ｔｆｃが所定時間ｔｆｃｒｅｆを経過するまで、値０に設定される。ここで、所定時間ｔｆｃｒｅｆは、燃料カットフラグＦｆｃが値０から値１となったとき、即ち、エンジン１２への燃料噴射の停止が指示されたときから、エンジン１２のクランクシャフト１４が７２０度回転するまでに要する時間（７２０ＣＡ時間）である。図４は、気筒毎の燃料カットのタイミング（ＦＣタイミング）と吸気圧Ｐａとの時間変化を模式的に示す模式図である。図中、＃１～＃４は、エンジン１２の４気筒の点火順の番号を示している。燃料噴射の停止が指示されると（時間ｔ０）、各気筒の燃料噴射が点火順に停止される。そのため、吸気圧Ｐａは、燃料噴射の停止が指示されてから直ちに上昇せず、時間ｔ０から７２０ＣＡ時間（所定時間ｔｆｃｒｅｆ）が経過した時間ｔ１から上昇を開始する。このような吸気圧Ｐａの変化を考慮して、燃料カットフラグＦｆｃが値０から値１になってからの経過時間ｔｆｃが所定時間ｔｆｃｒｅｆを経過するまで、補正量ｄＫＬを値０に設定する。

補正量ｄＫＬは、経過時間ｔｆｃが所定時間ｔｆｃｒｅｆを経過したとき以降は、補正量設定用マップＭＡＰ１、ＭＡＰ２と、回転数Ｎｅと、吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉと、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏと、吸気圧Ｐａとを用いて設定される。図５は、吸気圧Ｐａを所定圧Ｐｒｅｆとしたときの補正量設定用マップＭＡＰ１の一例を示す説明図である。図６は、吸気圧Ｐａを所定圧Ｐｒｅｆとしたときの補正量設定用マップＭＡＰ２の一例を示す説明図である。補正量ｄＫＬは、補正量設定用マップＭＡＰ１と回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｉとから設定される吸気側補正量ｄＫＬｖｔｉと、補正量設定用マップＭＡＰ２と回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｏとから設定される排気側補正量ｄＫＬｖｔｏと、の和として演算される。補正量設定用マップＭＡＰ１は、開閉タイミングＶＴｏが所定角度ＶＴｏｒｅｆとした場合において、等吸気圧Ｐａ下で燃料噴射を継続しているときの負荷率と燃料噴射を停止しているときの負荷率との差分を、実験や解析などにより求めてマップ化したものであり、吸気圧Ｐａ毎に用意されている。補正量設定用マップＭＡＰ２は、開閉タイミングＶＴｉを所定角度ＶＴｉｒｅｆとした場合において、等吸気圧Ｐａ下で、燃料噴射を継続しているときの負荷率と燃料噴射を停止しているときの負荷率との差分を、実験や解析などにより求めてマップ化したものであり、吸気圧Ｐａ毎および開閉タイミングＶＴｉ毎に用意されている。所定角度ＶＴｉｒｅｆ、ＶＴｏｒｅｆは、エンジン１２を効率良く運転できる吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉ、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏとして予め実験や解析などで設定された値である。

吸気側補正量ｄＫＬｖｔｉは、回転数Ｎｅが回転数Ｎｅ１以下のときには値０で、回転数Ｎｅが回転数Ｎｅ１を超えると、回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して大きくなる（回転数Ｎｅが高いほど大きくなる）ように設定される。これは、回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して（回転数Ｎｅが高いほど）、慣性で排気側から流れる空気量が大きくなるからである。また、吸気側補正量ｄＫＬｖｔｉは、吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉの所定角度ＶＴｉｒｅｆからの進角量が多いときには少ないときに比して大きくなる（開閉タイミングＶＴｉの所定角度ＶＴｉｒｅｆからの進角量が大きいほど大きくなる）ように設定される。これは、吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉの所定角度ＶＴｉｒｅｆからの進角量が多いときに少ないときに比して（開閉タイミングＶＴｉの所定角度ＶＴｉｒｅｆからの進角量が大きいほど）、吸気行程時における排気行程の干渉が大きいからである。更に、吸気側補正量ｄＫＬｖｔｉは、吸気圧Ｐａが高いときには低いときに比して（吸気圧Ｐａが高くなるほど）、小さくなるように設定される。これは、吸気圧Ｐａが高いときには低いときに比して（吸気圧Ｐａが高くなるほど）、筒内の圧力との差が小さくなり、筒内から吸気管２３へ流れる空気量が少なくなるからである。

排気側補正量ｄＫＬｖｔｏは、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｖｔｏ以下のときには値０で、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｖｔｏを超えると、回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して大きくなる（回転数Ｎｅが高いほど大きくなる）ように設定される。これは、回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して（回転数Ｎｅが高いほど）、慣性で排気側から流れる空気量が大きくなるからであり、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が多いときには少ないときに比して（開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が大きいほど）、ピストンの下降で筒内圧力がより低い状況下で排気バルブが開き、排気側から流れる空気量が多くなるからである。所定回転数Ｎｖｔｏは、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が少ないときには多いときに比して大きくなる（開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が少ないほど大きくなる）ように設定される。これは、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が多いときには少ないときに比して（開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が大きいほど）、ピストンの下降で筒内圧力がより低い状況下で排気バルブが開き、排気側から流れる空気量が多くなるからである。また、排気側補正量ｄＫＬｖｔｏは、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が多いときに少ないときに比して大きくなる（開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が大きいほど大きくある）ように設定される。これは、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が多いときには少ないときに比して（開閉タイミングＶＴｏの所定角度ＶＴｏｒｅｆからの進角量が大きいほど）、ピストンの下降で筒内圧力がより低い状況下で排気バルブが開き、排気側から流れる空気量が多くなるからである。更に、排気側補正量ｄＫＬｖｔｏは、吸気圧Ｐａが高いときには低いときに比して（吸気圧Ｐａが高くなるほど）、小さくなるように設定される。これは、吸気圧Ｐａが高いときには低いときに比して（吸気圧Ｐａが高くなるほど）、筒内の圧力との差が小さくなり、筒内から吸気管２３へ流れる空気量が少なくなるからである。

気筒数補正処理Ｓ１４には、補正量ｄＫＬが入力される。補正量ｄＫＬは、補正量算出処理Ｓ１２から入力された値である。気筒数補正処理Ｓ１４は、補正量ｄＫＬにエンジン１２の気筒数（実施例では、４つ）の逆数（実施例では、４分の１）を乗じて変化量ΔｄＫＬｃを設定し、時間ｔ０から１８０ＣＡ時間毎に値０から変化量ΔｄＫＬｃずつ増加して、時間ｔ０から７２０ＣＡ時間後に補正量ｄＫＬに至るように補正量ｄＫＬｃを設定し、加算処理Ｓ１６に出力する。このように補正量ｄＫＬｃを設定するのは、図４に示すように、吸気圧Ｐａが経過時間ｔｆｃが所定時間ｔｆｃｒｅｆを経過してからは１８０ＣＡ時間毎にステップ状に増加することから、こうした吸気圧Ｐａの増加に補正量ｄＫＬｃを対応させるためである。

加算処理Ｓ１６には、ベース負荷率ＫＬｂと、補正量ｄＫＬｃとが入力される。ベース負荷率ＫＬｂは、変換処理Ｓ１０により推定された値である。補正量ｄＫＬｃは、気筒数補正処理Ｓ１４により設定された値である。加算処理Ｓ１６は、ベース負荷率ＫＬｂに補正量ｄＫＬｃを加えた値を負荷率ＫＬと推定する。こうした処理により、エンジン１２への燃料噴射を停止しているときの負荷率ＫＬ、即ち、吸入空気量を精度よく推定できる。

以上説明した実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０によれば、エンジン１２への燃料噴射の停止が指示されたときには、吸気圧Ｐａに基づいて推定した負荷率としてのベース負荷率ＫＬｂを、エンジン１２の回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｉ、ＶＴｏと補正量ｄＫＬとの関係を示す補正量設定用マップＭＡＰ１、ＭＡＰ２に基づく補正量ｄＫＬｃで補正した値を負荷率ＫＬと推定することにより、負荷率ＫＬを精度よく推定できる。

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０では、経過時間ｔｆｃが所定時間ｔｆｃｒｅｆを経過したとき以降は、補正量ｄＫＬを、補正量設定用マップＭＡＰ１と回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｉとから設定される吸気側補正量ｄＫＬｖｔｉと、補正量設定用マップＭＡＰ２と回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｏとから設定される排気側補正量ｄＫＬｖｔｏと、の和として演算している。しかしながら、回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｉ、ＶＴｏと補正量ｄＫＬとの関係を補正量設定用マップＭＡＰｖとし、転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｉ、ＶＴｏと補正量設定用マップＭＡＰｖとを用いて補正量ｄＫＬを設定してもよい。

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０では、エンジン１２の回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと開閉タイミングＶＴｉ、ＶＴｏと補正量ｄＫＬとの関係を示す補正量設定用マップＭＡＰ１、ＭＡＰ２を用いて補正量ｄＫＬｃを算出している。しかしながら、エンジン１２が可変バルブタイミング装置３４を備えていない場合には、補正量設定用マップＭＡＰ１、ＭＡＰ２に代えて、エンジン１２の回転数Ｎｅと吸気圧Ｐａと補正量ｄＫＬとの関係を示す補正量設定用マップＭＡＰを用いて補正量ｄＫＬｃを算出してもよい。

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０では、補正量算出処理Ｓ１２において、補正量ｄＫＬを、燃料カットフラグＦｆｃが値０から値１となってからの経過時間ｔｆｃが所定時間ｔｆｃｒｅｆを経過するまで、値０に設定し、経過時間ｔｆｃが所定時間ｔｆｃｒｅｆを経過したとき以降は、補正量設定用マップＭＡＰ１、ＭＡＰ２と、回転数Ｎｅと、吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉ、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏと、吸気圧Ｐａとを用いて設定している。しかしながら、補正量ｄＫＬを、燃料カットフラグＦｆｃが値０から値１となってから直ちに補正量設定用マップＭＡＰ１、ＭＡＰ２と、回転数Ｎｅと、吸気バルブ２９の開閉タイミングＶＴｉ、排気バルブ３３の開閉タイミングＶＴｏと、吸気圧Ｐａとを用いて設定してもよい。

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０では、エンジン１２として、過給機５０を備えている。しかしながら、過給機５０を備えていないものとして、吸入空気量制御として、上述のＤＪ制御を常時行なっていてもよい。

実施例のエンジンの状態推定装置を搭載するエンジン装置１０では、負荷率ＫＬを推定している。しかしながら、負荷率ＫＬに代えて吸入空気量を示す他のパラメータを推定してもよいし、吸入空気量そのものを推定してもよい。

実施例やエンジンの状態推定装置を搭載した変形例のエンジン装置１０では、エンジン１２は、４気筒として構成されるものとしたが、６気筒や８気筒などとして構成されるものとしてもよい。また、エンジン１２は、ＥＧＲ装置４０を備えるものとしたが、ＥＧＲ装置４０を備えないものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電子制御ユニット７０が「エンジンの状態推定装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジンの状態推定装置の製造産業などに利用可能である。

１ エンジン装置、１２ エンジン、１４ クランクシャフト、１４ａ クランクポジションセンサ、１５ 水温センサ、１６ カムポジションセンサ、２２ エアクリーナ、２３ 吸気管、２３ａ エアフローメータ、２３ｂ 吸気圧センサ、２３ｃ 過給圧センサ、２３ｄ スロットル下流部、２３ｔ 吸気温センサ、２３ｕ スロットル上流部、２４ バイパス管、２５ インタークーラ、２６ スロットルバルブ、２６ａ スロットルポジションセンサ、２７ サージタンク、２７ａ 圧力センサ、２７ｔ 温度センサ、２８ 燃料噴射弁、２９ 吸気バルブ、３０ 燃焼室、３１ 点火プラグ、３２ ピストン、３３ 排気バルブ、３４ 可変バルブタイミング装置、３５ 排気管、３６ バイパス管、３７，３８ 浄化装置、３９ａ フロント空燃比センサ、３９ｂ リヤ空燃比センサ、４０ ＥＧＲ装置、４２ ＥＧＲ管、４４ ＥＧＲバルブ、４５ 開度センサ、５０ 過給機、５１ タービン、５２ コンプレッサ、５３ 回転軸、５４ ウェイストゲートバルブ、５５ ブローオフバルブ、７０ 電子制御ユニット、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＲＡＭ、７４ フラッシュメモリ。

Claims (1)

1. 吸気管にスロットルバルブを備えるエンジンと共にエンジン装置に搭載され、前記吸気管の圧力に基づいて前記エンジンの吸入空気量を推定するエンジンの状態推定装置であって、
   前記エンジンへの燃料噴射の停止が指示されたときには、前記吸気管の圧力に基づいて推定した前記吸入空気量としてのベース吸入空気量を、前記エンジンの回転数と前記吸気管の圧力と補正量との関係を示すマップに基づく前記補正量で補正した値を前記吸入空気量と推定する
   エンジンの状態推定装置。

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