專利名稱：：內(nèi)燃機(jī)的氣體狀態(tài)推定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及推定內(nèi)燃機(jī)具備的氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)的氣體狀態(tài)推定裝置。作為氣體通路，例示出內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門與進(jìn)氣門之間的進(jìn)氣通路等。
背景技術(shù)：
：一直以來，已知有通過對(duì)內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門與進(jìn)氣門之間的進(jìn)氣通路(以下稱作“節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路”)內(nèi)的空氣應(yīng)用質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律、狀態(tài)方程式等物理法則，借助計(jì)算來推定節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣的壓カ以及溫度(以下稱作“進(jìn)氣壓力”、“進(jìn)氣溫度”)的方法(例如，參照國際公開第03/033897號(hào)小冊(cè)子)。具體地說，在上述文獻(xiàn)中，基于下述(I)式推定進(jìn)氣壓力除以進(jìn)氣溫度而得的值(進(jìn)氣壓カ溫度比)Pm/Tm的經(jīng)時(shí)變化量d(Pm/Tm)/dt，并基于下述(2)式推定進(jìn)氣壓力Pm的經(jīng)時(shí)變化量dPm/dt。d(Pm/Tm)/dt=(R/Vm)·(mt_mc)…(I)dPm/dt=κ·(R/Vm)·(mt·Ta_mc·Tm)…(2)在上述(I)式、(2)式中，Pm為進(jìn)氣壓力，Tm為進(jìn)氣溫度，R為空氣的氣體常數(shù)，Vm為節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路的容積，mt為經(jīng)由節(jié)氣門流入節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路的空氣的質(zhì)量流量(每單位時(shí)間的質(zhì)量)，me為經(jīng)由進(jìn)氣門從節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路流出的空氣的質(zhì)量流量(每單位時(shí)間的質(zhì)量)，κ為空氣的熱容比，Ta為經(jīng)由節(jié)氣門流入節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路的空氣的溫度(大氣溫度)，t為時(shí)間。上述(I)式是通過對(duì)節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣應(yīng)用質(zhì)量守恒定律以及氣體的狀態(tài)方程式而導(dǎo)出的。上述(2)式是通過對(duì)節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣應(yīng)用能量守恒定律以及氣體的狀態(tài)方程式而導(dǎo)出的。這些算式的導(dǎo)出過程在上述文獻(xiàn)中有詳細(xì)記載。進(jìn)而，通過按時(shí)間對(duì)從上述(2)式得出的dPm/dt依次積分，能夠依次推定進(jìn)氣壓力Pm。并且，基于以這種方式依次推定的進(jìn)氣壓力Pm、和按時(shí)間對(duì)從上述(I)式得出的d(Pm/Tm)/dt依次積分而依次推定的進(jìn)氣壓力溫度比Pm/Tm，依次算出進(jìn)氣溫度Tm。這樣，在上述文獻(xiàn)中，通過分別按時(shí)間對(duì)上述(I)式、(2)依次積分，依次推定節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣的狀態(tài)(進(jìn)氣壓力Pm以及進(jìn)氣溫度Tm)。然而，作為上述(I)式、(2)式中的節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路的容積Vm，使用給進(jìn)氣壓力Pm以及進(jìn)氣溫度Tm的變化帶來實(shí)質(zhì)影響的容積(以下特意稱作“有效容積”)。通常情況下，難以僅憑借節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路的幾何學(xué)形狀來高精度地算出該有效容積Vm。因此，為了基于上述(I)式、(2)式高精度地推定進(jìn)氣壓力Pm以及進(jìn)氣溫度Tm，需要進(jìn)行用于同定(同定)有效容積Vm的試驗(yàn)(同定實(shí)驗(yàn))。在該同定實(shí)驗(yàn)中，利用公知的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法等來同定有效容積Vm，以使通過分別按時(shí)間對(duì)上述(I)式、(2)式依次積分而得出的進(jìn)氣壓力Pm以及進(jìn)氣壓カ溫度比Pm/Tm的推移分別接近對(duì)應(yīng)的實(shí)際的測定值的推移。在此，在上述(I)式、(2)式中都存在有效容積Vm的項(xiàng)。因此，進(jìn)氣壓力Pm以及進(jìn)氣壓カ溫度比Pm/Tm的推移均基于有效容積Vm的值而變動(dòng)。即，需要在監(jiān)視進(jìn)氣壓力Pm以及進(jìn)氣壓力溫度比Pm/Tm雙方的推移的同時(shí)進(jìn)行有效容積Vm的同定。此外，由于上述(I)式、(2)式都存在微分項(xiàng)，因此相對(duì)于有效容積Vm的值的變化的、進(jìn)氣壓力Pm以及進(jìn)氣壓力溫度比Pm/Tm的變化的程度容易比較大。結(jié)果，存在有效容積Vm的同定比較困難的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于上述問題而形成的，其目的在于提供一種能夠推定節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路等內(nèi)燃機(jī)所具備的氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)的氣體狀態(tài)推定裝置，且使該推定所需的氣體通路的容積(有效容積)的同定比較容易。本發(fā)明所涉及的氣體狀態(tài)推定裝置推定內(nèi)燃機(jī)所具備的氣體通路內(nèi)的氣體的壓力及溫度。上述氣體通路是指氣體所流通的通路中的規(guī)定區(qū)間的部分。作為上述氣體通路，例如例示有內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門與進(jìn)氣門之間的進(jìn)氣通路(上述節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路)。在該裝置中，通過對(duì)氣體通路內(nèi)的氣體應(yīng)用質(zhì)量守恒定律來推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量。具體地說，例如，基于下述(3)式，推定上述氣體通路內(nèi)的氣體質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量dM/dt。在此，mt為流入上述氣體通路的氣體的質(zhì)量流量，me為從上述氣體通路流出的氣體的質(zhì)量流量,M為上述氣體通路內(nèi)的氣體的質(zhì)量，t為時(shí)間?！皻怏w的質(zhì)量流量”是指每單位時(shí)間流入(流出)上述氣體通路的氣體的質(zhì)量。dM/dt=mt-mc...(3)并且，在該裝置中，通過對(duì)上述氣體通路內(nèi)的氣體應(yīng)用能量守恒定律來推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的溫度的經(jīng)時(shí)變化量。具體地說，例如，基于下述(4)式推定上述氣體通路內(nèi)的氣體溫度的經(jīng)時(shí)變化量dTm/dt。在此，mt為流入上述氣體通路的氣體的質(zhì)量流量，me為從上述氣體通路流出的氣體的質(zhì)量流量，M為上述氣體通路內(nèi)的氣體的質(zhì)量，Ta為流入上述氣體通路的氣體的溫度，Tm為上述氣體通路內(nèi)的氣體的溫度，Cv為上述氣體通路內(nèi)的氣體的定容比熱，Cp為上述氣體通路內(nèi)的氣體的定壓比熱，t為時(shí)間。dTm/dt=(I/(MCv))(mtCpTa_mcCpTm-dM/dtCvTm)…(4)此外，在該裝置中，通過按時(shí)間對(duì)上述所推定出的氣體質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量依次積分來依次推定氣體質(zhì)量。通過按時(shí)間對(duì)上述所推定出的氣體溫度的經(jīng)時(shí)變化量依次積分來依次推定氣體溫度。進(jìn)而，基于對(duì)上述氣體通路內(nèi)的氣體應(yīng)用的含有上述氣體通路的容積的項(xiàng)的氣體的狀態(tài)方程式來推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的壓力。具體地說，例如，基于下述(5)式推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的壓力Pm。在此，M為按時(shí)間對(duì)上述氣體通路內(nèi)的氣體質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量依次積分而得出的氣體質(zhì)量，Tm為按時(shí)間對(duì)上述氣體通路內(nèi)的氣體溫度的經(jīng)時(shí)變化量依次積分而得出的氣體溫度，R為上述氣體通路內(nèi)的氣體的氣體常數(shù)，Vm為上述氣體通路的容積，Pm為上述氣體通路內(nèi)的氣體的壓力。Pm=(1/Vm)MRTm...(5)如上所述，根據(jù)本發(fā)明所涉及的氣體狀態(tài)推定裝置，例如利用上述(3)式、(4)式、(5)式推定氣體通路內(nèi)的氣體的壓力以及溫度。在此，在上述(3)式、(4)式、(5)式中，僅上述(5)式存在氣體通路的容積(有效容積)Vm的項(xiàng)。因此，在氣體質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量dM/dt、氣體溫度的經(jīng)時(shí)變化量dTm/dt、氣體壓力Pm中，僅氣體壓力Pm根據(jù)有效容積Vm的值不同而變動(dòng)。即，能夠邊監(jiān)視僅氣體壓力Pm的推移邊進(jìn)行有效容積Vm的同定。此外，在上述(5)式中不存在微分項(xiàng)，因此，與存在微分項(xiàng)的情況下相比，相對(duì)于有效容積Vm的值的變化的、氣體壓力Pm的變化的程度小。據(jù)此，根據(jù)本發(fā)明所涉及的氣體狀態(tài)推定裝置，氣體通路的容積(有效容積)的同定比較容易。圖I是將包含本發(fā)明所涉及的氣體狀態(tài)推定裝置的燃料噴射量控制裝置應(yīng)用于火花點(diǎn)火式多氣缸內(nèi)燃機(jī)后的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是用于控制節(jié)氣門開度，并且決定進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、預(yù)測進(jìn)氣量以及燃料噴射量的各種邏輯器(logic)以及各種模型的功能框圖。圖3是示出規(guī)定圖I所示的CPU所參照的加速踏板操作量與暫定目標(biāo)節(jié)氣門開度之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)表的曲線圖。圖4是示出暫定目標(biāo)節(jié)氣門開度、目標(biāo)節(jié)氣門開度以及預(yù)測節(jié)氣門開度的變化的時(shí)序圖。圖5是示出在算出預(yù)測節(jié)氣門開度時(shí)使用的函數(shù)的曲線圖。圖6是示出圖I所示的CPU所執(zhí)行的用于運(yùn)算目標(biāo)節(jié)氣門開度以及預(yù)測節(jié)氣門開度的程序的流程圖。圖7是示出圖I所示的CPU所執(zhí)行的用于算出預(yù)測進(jìn)氣量的程序的流程圖。圖8是示出圖I所示的CPU所執(zhí)行的用于算出(預(yù)測)節(jié)氣門通過空氣流量的程序的流程圖。圖9是示出圖I所示的CPU所執(zhí)行的用于算出(預(yù)測)進(jìn)氣門通過空氣流量的程序的流程圖。圖10是示出圖I所示的CPU所執(zhí)行的用于執(zhí)行燃料噴射(燃料噴射量計(jì)算)的程序的流程圖。具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的氣體狀態(tài)推定裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖I示出將包含本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的氣體狀態(tài)推定裝置的實(shí)施方式的燃料噴射量控制裝置應(yīng)用在火花點(diǎn)火式多氣缸(4氣缸)內(nèi)燃機(jī)10后的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)。該內(nèi)燃機(jī)10包括具有缸體、缸體底殼以及油底殼等的缸體部20;固定于缸體部20之上的缸蓋部30;用于向缸體部20供給汽油混合氣的進(jìn)氣系統(tǒng)40;以及用于將來自缸體部20的廢氣向外部排出的排氣系統(tǒng)50。缸體部20包括氣缸21、活塞22、連桿23以及曲軸24?；钊?2在氣缸21內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞22的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由連桿23傳遞給曲軸24，由此該曲軸24旋轉(zhuǎn)。氣缸21和活塞22的活塞頭與缸蓋部30—起形成燃燒室25。缸蓋部30具備與燃燒室25連通的進(jìn)氣ロ31;對(duì)進(jìn)氣ロ31進(jìn)行開閉的進(jìn)氣門32;包含驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門32的進(jìn)氣凸輪軸、并連續(xù)地變更該進(jìn)氣凸輪軸的相位角的可變進(jìn)氣正時(shí)裝置33;可變進(jìn)氣正時(shí)裝置33的致動(dòng)器33a;與燃燒室25連通的排氣ロ34;對(duì)排氣ロ34進(jìn)行開閉的排氣門35;驅(qū)動(dòng)排氣門35的排氣凸輪軸36;火花塞37;包含產(chǎn)生向火花塞37施加的高電壓的點(diǎn)火線圈的點(diǎn)火器38;以及向進(jìn)氣ロ31內(nèi)噴射燃料的噴射器(燃料噴射機(jī)構(gòu))39。進(jìn)氣系統(tǒng)40具備包含與進(jìn)氣口31連通且與該進(jìn)氣口31—起形成進(jìn)氣通路的進(jìn)氣歧管的樹脂制的進(jìn)氣管41;設(shè)置在進(jìn)氣管41的端部的空氣濾清器42;位于進(jìn)氣管41內(nèi)、并使得進(jìn)氣通路的開口截面積能夠變化的節(jié)氣門43;構(gòu)成節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的節(jié)氣門致動(dòng)器43a;潤流控制氣門(swirlcontrolvalve)(以下稱作“SCV”)44;以及SCV致動(dòng)器44a。在此，進(jìn)氣管41中的、比節(jié)氣門43靠下游側(cè)且比進(jìn)氣門32靠上游側(cè)的部分構(gòu)成“節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路”。當(dāng)由后述的電子控制裝置70所實(shí)現(xiàn)的電子控制節(jié)氣門邏輯器對(duì)由直流馬達(dá)構(gòu)成的節(jié)氣門致動(dòng)器43a賦予目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt時(shí)，由直流馬達(dá)構(gòu)成的節(jié)氣門致動(dòng)器43a驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門43，使得實(shí)際的節(jié)氣門開度TA成為目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt。排氣系統(tǒng)50具備與排氣口34連通的排氣歧管51;與排氣歧管51連接的排氣管52；以及夾裝于排氣管52的具有所謂的氧吸附/放出功能的催化轉(zhuǎn)換器(三元催化劑裝置)53。在此，排氣口34、排氣歧管51以及排氣管52構(gòu)成排氣通路。另一方面，該系統(tǒng)具備熱線式氣流計(jì)61、進(jìn)氣溫度傳感器62、大氣壓傳感器(節(jié)氣門上游壓力傳感器)63、節(jié)氣門位置傳感器64、SCV開度傳感器65、凸輪位置傳感器66、曲柄位置傳感器67、水溫傳感器68、空燃比傳感器69以及加速器開度傳感器81。氣流計(jì)61計(jì)測流經(jīng)進(jìn)氣管41內(nèi)的進(jìn)氣的質(zhì)量流量，并輸出與該質(zhì)量流量相應(yīng)的電壓Vg。大氣溫度傳感器62設(shè)置在氣流計(jì)61內(nèi)，檢測進(jìn)氣的溫度(大氣溫度)，并輸出表示大氣溫度THA的信號(hào)。大氣壓傳感器63(外側(cè)壓力取得機(jī)構(gòu))檢測節(jié)氣門43上游的壓力(即大氣壓)，并輸出表不大氣壓Pa的信號(hào)。節(jié)氣門位置傳感器64檢測節(jié)氣門43的開度，輸出表示節(jié)氣門開度TA的信號(hào)。SCV開度傳感器65檢測SCV44的開度，并輸出表不SCV開度0iv的信號(hào)。凸輪位置傳感器66產(chǎn)生進(jìn)氣凸輪軸每旋轉(zhuǎn)90°(即曲軸24每旋轉(zhuǎn)180°)即具有一個(gè)脈沖的信號(hào)(G2信號(hào))。曲柄位置傳感器67輸出如下的信號(hào)該信號(hào)在曲軸24每旋轉(zhuǎn)10°時(shí)具有一個(gè)窄幅的脈沖、且在該曲軸24每旋轉(zhuǎn)360°時(shí)具有一個(gè)寬幅的脈沖。該信號(hào)表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE。水溫傳感器68檢測內(nèi)燃機(jī)10的冷卻水的溫度,并輸出表不冷卻水溫THW的信號(hào)?？杖急葌鞲衅?9通過檢測流入催化轉(zhuǎn)換器53的廢氣中的氧濃度而輸出表示空燃比的信號(hào)。加速器開度傳感器81檢測由駕駛員操作的加速踏板AP的操作量，并輸出表示該加速踏板的操作量Accp的信號(hào)。電氣控制裝置70是包括如下的相互間通過總線(BUS)連接在一起的部件的微型計(jì)算機(jī)=CPU71;預(yù)先存儲(chǔ)有由CPU71執(zhí)行的程序、數(shù)據(jù)表(查找表(lookuptable)、設(shè)定表)、常數(shù)等的ROM72；CPU71根據(jù)需要而臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的RAM73;在接通電源的狀態(tài)下存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且在電源被切斷的期間保持所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)的備用RAM74;以及包含AD轉(zhuǎn)換器的端口75等。端口75與上述傳感器6169、81連接，向CPU71供給來自傳感器6169、81的信號(hào)，并且根據(jù)該CPU71的指示向可變進(jìn)氣正時(shí)裝置33的致動(dòng)器33a、點(diǎn)火器38、噴射器39、節(jié)氣門致動(dòng)器43a以及SCV致動(dòng)器44a發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其次，對(duì)由包含以上述方式構(gòu)成的狀態(tài)量推定裝置的燃料噴射量控制裝置(以下稱作“本裝置”)進(jìn)行的使用了物理模型的燃料噴射量的決定方法進(jìn)行說明。以下提及的處理是通過CPU71執(zhí)行程序來進(jìn)行的。(燃料噴射量fi的決定方法的概要)對(duì)于處于進(jìn)氣行程的氣缸、或者處于即將進(jìn)入進(jìn)氣行程的狀態(tài)的氣缸(即燃料噴射氣缸)，如上所述的燃料噴射量控制裝置需要在比該氣缸的進(jìn)氣門32于該進(jìn)氣行程中從開閥狀態(tài)轉(zhuǎn)換至閉閥狀態(tài)的時(shí)刻(進(jìn)氣門閉閥吋)靠前的時(shí)刻對(duì)該氣缸噴射規(guī)定量的燃料。因此，本燃料噴射量控制裝置提前預(yù)測在進(jìn)氣門32轉(zhuǎn)換至閉閥狀態(tài)的時(shí)刻將會(huì)吸入到該氣缸內(nèi)的缸內(nèi)進(jìn)氣量，并在比該進(jìn)氣門32的閉閥時(shí)刻靠前的時(shí)刻對(duì)該氣缸噴射與所預(yù)測出的缸內(nèi)進(jìn)氣量相應(yīng)的燃料量的燃料。在本例中，將燃料噴射氣缸的進(jìn)氣上死點(diǎn)前75°曲軸轉(zhuǎn)角(以下表示為“BTDC75。CA”。對(duì)于其他的曲軸轉(zhuǎn)角也同樣表示)確定為噴射結(jié)束正吋。因此，本裝置考慮噴射所需要的時(shí)間(噴射器的打開時(shí)間)、CPU71的計(jì)算時(shí)間，在比BTDC75。CA的時(shí)刻靠前的時(shí)刻預(yù)測燃料噴射氣缸的缸內(nèi)進(jìn)氣量。另ー方面，進(jìn)氣門閉閥時(shí)的節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣壓カ(即進(jìn)氣壓カ)與缸內(nèi)進(jìn)氣量密切相關(guān)。并且，進(jìn)氣門閉閥時(shí)的進(jìn)氣壓カ取決于進(jìn)氣門閉閥時(shí)的節(jié)氣門開度。因此，本裝置預(yù)測/推定進(jìn)氣門閉閥時(shí)的節(jié)氣門開度，基于該節(jié)氣門開度事先預(yù)測燃料噴射氣缸的進(jìn)氣量KLfwd(k)，并如下述(6)式所示，通過將預(yù)測出的預(yù)測進(jìn)氣量KLfwd(k)除以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而另外確定的目標(biāo)空燃比AbyFref來求出燃料噴射量fi(k)。在此，后綴k表示本次的運(yùn)算值(以下，對(duì)于其他的變量等也相同)。以上為求出燃料噴射量fi的方法的概要。fi(k)=KLfwd(k)/AbyFref…(6)(具體的結(jié)構(gòu)/作用)以下，對(duì)用于求出上述的燃料噴射量fi的本裝置的具體的結(jié)構(gòu)以及作用進(jìn)行說明。如作為功能框圖的圖2所示，包含該狀態(tài)量推定裝置的燃料噴射量控制裝置包括檢測當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際的加速踏板的操作量Accp的加速器開度傳感器81;電子控制節(jié)氣門邏輯器(Iogic)Al;電子控制節(jié)氣門模型Ml;包括將內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中的空氣的舉動(dòng)模型化了的空氣模型的進(jìn)氣模型A2;目標(biāo)空燃比設(shè)定機(jī)構(gòu)A3;以及噴射量決定機(jī)構(gòu)A4。以下，分別具體地對(duì)各機(jī)構(gòu)以及模型等進(jìn)行說明。(電子控制節(jié)氣門邏輯器與電子控制節(jié)氣門模型)首先，對(duì)用于控制節(jié)氣門開度的電子控制節(jié)氣門邏輯器Al和預(yù)測將來的(比當(dāng)前時(shí)刻靠后的時(shí)刻的)節(jié)氣門開度TAest的電子控制節(jié)氣門模型Ml進(jìn)行說明。對(duì)于電子控制節(jié)氣門邏輯器Al，首先，每經(jīng)過運(yùn)算周期ATt(例如8msec)即基于加速器開度傳感器81的輸出值讀取加速踏板操作量Accp，基于讀取到的加速器操作量Accp、和圖3的規(guī)定了加速器操作量Accp與目標(biāo)節(jié)氣門開度TAacc之間的關(guān)系的曲線圖，求出本次的暫定目標(biāo)節(jié)氣門開度TAacc，并且，如圖4的時(shí)序圖所示，使該暫定目標(biāo)節(jié)氣門開度TAacc延遲規(guī)定的延遲時(shí)間TD，將該延遲后的暫定目標(biāo)節(jié)氣門開度TAacc設(shè)定為目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt，并輸出給節(jié)氣門致動(dòng)器43a。另外，延遲時(shí)間TD在本例中為恒定的時(shí)間，但亦可設(shè)定為內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)規(guī)定的曲軸轉(zhuǎn)角(例如，曲軸轉(zhuǎn)角270°CA)所需要的時(shí)間T270等與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE相應(yīng)的變化的時(shí)間。然而，即便是在從電子控制節(jié)氣門邏輯器Al朝節(jié)氣門致動(dòng)器43a輸出了目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt的情況下，由于該節(jié)氣門致動(dòng)器43a的延遲、節(jié)氣門43的慣性等，實(shí)際的節(jié)氣門開度TA也會(huì)帶有一定的延遲地追隨于目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt。因此，在電子控制節(jié)氣門模型Ml中，基于下述(7)式預(yù)測/推定延遲時(shí)間TD后的節(jié)氣門開度(參照?qǐng)D4)。TAest(k+1)=TAest(k)+ATtf(TAt(k),TAest(k))…(7)上述(J)式中，TAest(k+l)為在本次的運(yùn)算時(shí)刻新預(yù)測/推定的預(yù)測節(jié)氣門開度TAest,TAt(k)為在本次的運(yùn)算時(shí)刻新得出的目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt，TAest(k)為在本次的運(yùn)算時(shí)刻已經(jīng)預(yù)測/推定出的最新的預(yù)測節(jié)氣門開度TAest(即在前次的運(yùn)算時(shí)刻所預(yù)測/推定出的節(jié)氣門開度TAest)。并且,如圖5所示，函數(shù)f(TAt(k)，TAest(k))是TAt(k)與TAest(k)之差A(yù)TA(=TAt(k)-TAest(k))越大則取越大的值的函數(shù)(關(guān)于ATA單調(diào)增加的函數(shù)f)。這樣，電子控制節(jié)氣門模型Ml(CPU71)在本次的運(yùn)算時(shí)刻新決定延遲時(shí)間TD后的目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt，并且新預(yù)測/推定延遲時(shí)間TD后的節(jié)氣門開度TAest，并將從當(dāng)前時(shí)刻起經(jīng)過延遲時(shí)間TD后的目標(biāo)節(jié)氣門開度Tat和預(yù)測節(jié)氣門開度TAest以與從當(dāng)前時(shí)刻開始經(jīng)過的時(shí)間對(duì)應(yīng)的方式存儲(chǔ)/收納于RAM73。(進(jìn)氣模型A2)進(jìn)氣模型A2具備構(gòu)成將內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中的空氣的舉動(dòng)模型化了的空氣模型的節(jié)氣門模型M2;進(jìn)氣門模型M3;進(jìn)氣管模型M4;以及進(jìn)氣門模型M5，至少基于利用電子控制節(jié)氣門模型Ml預(yù)測/推定出的預(yù)測節(jié)氣門開度TAest來預(yù)測/推定燃料噴射氣缸的在本次進(jìn)氣行程中的進(jìn)氣門閉閥時(shí)的缸內(nèi)進(jìn)氣量(預(yù)測進(jìn)氣量)KLfwd(k)。上述節(jié)氣門模型M2、進(jìn)氣門模型M3、進(jìn)氣管模型M4以及進(jìn)氣門模型M5將在后面詳述。另外，在本例中，利用節(jié)氣門模型M2、進(jìn)氣門模型M3、進(jìn)氣管模型M4以及進(jìn)氣門模型M5來預(yù)測/推定進(jìn)氣門閉閥時(shí)的預(yù)測進(jìn)氣量KLfwd(k)，但進(jìn)氣模型A2亦可構(gòu)成為使用燃料噴射氣缸的在本次進(jìn)氣行程中的進(jìn)氣門閉閥時(shí)的預(yù)測節(jié)氣門開度TAest、該燃料噴射氣缸的在本次進(jìn)氣行程中的進(jìn)氣門閉閥時(shí)的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE以及數(shù)據(jù)表(規(guī)定節(jié)氣門開度TA以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE與缸內(nèi)進(jìn)氣量之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)表)，求出(預(yù)測)在本次進(jìn)氣行程中的進(jìn)氣門閉閥時(shí)的預(yù)測進(jìn)氣量KLfwd(k)。(目標(biāo)空燃比設(shè)定機(jī)構(gòu)A3)目標(biāo)空燃比設(shè)定機(jī)構(gòu)A3是基于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)亦即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE以及目標(biāo)節(jié)氣門開度TAt等決定目標(biāo)空燃比AbyFref的機(jī)構(gòu)。除了特殊情況之外，該目標(biāo)空燃比AbyFref例如在內(nèi)燃機(jī)的暖機(jī)結(jié)束后可設(shè)定成理論空燃比。(噴射量決定機(jī)構(gòu)A4)圖2所示的噴射量決定機(jī)構(gòu)A4是基于利用進(jìn)氣模型A2算出的特定氣缸的在本次進(jìn)氣行程中的進(jìn)氣門閉閥時(shí)的預(yù)測進(jìn)氣量KLfwd(k)以及利用目標(biāo)空燃比設(shè)定機(jī)構(gòu)A3決定的目標(biāo)空燃比AbyFref，根據(jù)上述(6)式來決定本次進(jìn)氣行程中相對(duì)于該特定氣缸的燃料噴射量fi(k)的機(jī)構(gòu)。其次，對(duì)上述的進(jìn)氣模型A2進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，進(jìn)氣模型A2具備模型M2M5。以下，對(duì)進(jìn)氣模型A2所具備的各模型分別獨(dú)立地加以說明。(節(jié)氣門模型M2)節(jié)氣門模型M2是根據(jù)基于能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、質(zhì)量守恒定律以及狀態(tài)方程式等物理法則得到的下述(8)式以及下述(9)式來推定通過節(jié)氣門43的空氣流量(節(jié)氣門通過空氣流量)mt的模型。在下述⑶式以及下述(9)式中，Ct(0t)為根據(jù)節(jié)氣門開度Θt(=TA)而變化的流量系數(shù)，At(Qt)為根據(jù)節(jié)氣門開度Θt(=TA)而變化的節(jié)氣門開ロ面積(進(jìn)氣管41的開ロ面積)，V為通過節(jié)氣門43的空氣的流速，Pm為大氣密度，Pa為節(jié)氣門上游的空氣壓カ(即大氣壓)，Pm為節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣壓カ(即進(jìn)氣壓カ)，Ta(=THA)為節(jié)氣門上游的空氣溫度(即大氣溫度)，R為氣體常數(shù)，κ為熱容比。另外，在本例中，將空氣作為由氧原子與氮原子這兩種原子構(gòu)成的雙原子分子處理，假定熱容比κ為1.4(恒定值)。權(quán)利要求1.一種氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)推定裝置，該氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)推定裝置包括第一推定機(jī)構(gòu)，該第一推定機(jī)構(gòu)通過對(duì)內(nèi)燃機(jī)所具備的氣體通路內(nèi)的氣體應(yīng)用質(zhì)量守恒定律來推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量；第二推定機(jī)構(gòu)，該第二推定機(jī)構(gòu)通過對(duì)上述氣體通路內(nèi)的氣體應(yīng)用能量守恒定律來推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的溫度的經(jīng)時(shí)變化量；第三推定機(jī)構(gòu)，該第三推定機(jī)構(gòu)基于氣體質(zhì)量、氣體溫度和氣體的狀態(tài)方程式來推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的壓力，上述氣體質(zhì)量是按時(shí)間對(duì)上述推定出的氣體質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量依次積分而得出的，上述氣體溫度是按時(shí)間對(duì)上述推定出的氣體溫度的經(jīng)時(shí)變化量依次積分而得出的，上述氣體的狀態(tài)方程式含有對(duì)上述氣體通路內(nèi)的氣體應(yīng)用的上述氣體通路的容積的項(xiàng)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)推定裝置，其中，上述第一推定機(jī)構(gòu)構(gòu)成為當(dāng)設(shè)定mt為流入上述氣體通路的氣體的質(zhì)量流量，me為從上述氣體通路流出的氣體的質(zhì)量流量，M為上述氣體通路內(nèi)的氣體的質(zhì)量，t為時(shí)間時(shí)，上述第一推定機(jī)構(gòu)基于dM/dt=mt-mc的關(guān)系，推定上述氣體通路內(nèi)的氣體質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量dM/dt。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)推定裝置，其中，上述第二推定機(jī)構(gòu)構(gòu)成為當(dāng)設(shè)定mt為流入上述氣體通路的氣體的質(zhì)量流量，me為從上述氣體通路流出的氣體的質(zhì)量流量，M為上述氣體通路內(nèi)的氣體的質(zhì)量，Ta為流入上述氣體通路的氣體的溫度，Tm為上述氣體通路內(nèi)的氣體的溫度，Cv為上述氣體通路內(nèi)的氣體的定容比熱，Cp為上述氣體通路內(nèi)的氣體的定壓比熱，t為時(shí)間時(shí)，上述第二推定機(jī)構(gòu)基于dTm/dt=(I/(MCv))(mtCpTa-mcCpTm-dM/dtCvTm)的關(guān)系，推定上述氣體通路內(nèi)的氣體溫度的經(jīng)時(shí)變化量dTm/dt。4.根據(jù)權(quán)利要求I3中任一項(xiàng)所述的氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)推定裝置，其中，上述第三推定機(jī)構(gòu)構(gòu)成為當(dāng)設(shè)定M為按時(shí)間對(duì)由上述第一推定機(jī)構(gòu)推定出的上述氣體通路內(nèi)的氣體質(zhì)量的經(jīng)時(shí)變化量依次積分而得出的氣體質(zhì)量，Tm為按時(shí)間對(duì)由上述第二推定機(jī)構(gòu)推定出的上述氣體通路內(nèi)的氣體溫度的經(jīng)時(shí)變化量依次積分而得出的氣體溫度，R為上述氣體通路內(nèi)的氣體的氣體常數(shù)，Vm為上述氣體通路的容積，Pm為上述氣體通路內(nèi)的氣體的壓力時(shí)，上述第三推定機(jī)構(gòu)基于Pm=(I/Vm)MRTm的關(guān)系，推定上述氣體通路內(nèi)的氣體的壓力Pm。5.根據(jù)權(quán)利要求I4中任一項(xiàng)所述的氣體通路內(nèi)的氣體狀態(tài)推定裝置，其中，上述氣體通路為上述內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門與進(jìn)氣門之間的進(jìn)氣通路。全文摘要對(duì)節(jié)氣門下游進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣應(yīng)用質(zhì)量守恒定律推定上述通路內(nèi)的空氣的質(zhì)量M的經(jīng)時(shí)變化量dM/dt((14)式、步驟715)。對(duì)上述通路內(nèi)的空氣應(yīng)用能量守恒定律推定上述通路內(nèi)的空氣的溫度(進(jìn)氣溫度)Tm的經(jīng)時(shí)變化量dTm/dt((15)式、步驟715)。基于按時(shí)間對(duì)dM/dt積分得出的上述通路內(nèi)的空氣質(zhì)量M、按時(shí)間對(duì)dTm/dt積分得出的進(jìn)氣溫度Tm、對(duì)上述通路內(nèi)的空氣應(yīng)用的狀態(tài)方程式((16)式、步驟715)推定上述通路內(nèi)的空氣的壓力(進(jìn)氣壓力)Pm。(14)式、(15)式、(16)式中僅上述(16)式存在上述通路的容積(有效容積)Vm的項(xiàng)，因此能邊監(jiān)視僅進(jìn)氣壓力Pm的推移邊容易地同定容積Vm。文檔編號(hào)F02D45/00GK102713223SQ20108004304公開日2012年10月3日申請(qǐng)日期2010年1月18日優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日發(fā)明者仲田勇人申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社