(57)【要約】【課題】燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気弁通過流量の算出を簡素な構成で実現する装置を提供する。【解決手段】吸気ポート（４）の燃焼室（５）への開口部にあって燃焼室（５）を開閉する吸気弁（１５）と、この吸気弁（１５）が燃焼室（５）を開いているときに下降して空気を前記吸気ポート（４）から前記燃焼室（５）へと吸い込ませるピストン（６）とを備えるエンジンにおいて、前記燃焼室内の空気量を算出する燃焼室内空気量算出手段（３１）と、前記吸気弁開時間を算出する吸気弁開時間算出手段（３１）と、これら燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて吸気行程中の吸気弁通過流量を算出する吸気弁通過流量算出手段（３１）とを備える。【選択図】図１
2006170113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートの燃焼室への開口部にあって燃焼室を開閉する吸気弁と、
この吸気弁が燃焼室を開いているときに下降して空気を前記吸気ポートから前記燃焼室へと吸い込ませるピストンと
を備えるエンジンにおいて、
前記燃焼室内の空気量を算出する燃焼室内空気量算出手段と、
前記吸気弁開時間を算出する吸気弁開時間算出手段と、
これら燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気行程中の吸気弁通過流量を算出する吸気弁通過流量算出手段と
を備えることを特徴とするエンジンのガス流動検出装置。
【請求項２】
前記燃焼室内空気量を前記吸気弁開時間で除算した値を吸気行程中の吸気弁通過流量として算出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【請求項３】
前記燃焼室内空気量は、前記吸気弁が前記燃焼室を閉じた時点で燃焼室内に充填されている空気の質量であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【請求項４】
前記燃焼室内空気量は１吸気当たりシリンダ空気量であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【請求項５】
前記１吸気当たりのシリンダ空気量を算出する手段は、
エアフローメータの出力からマニフォルド部へ流入する空気量を算出するマニフォルド部流入空気量算出手段と、
このマニフォルド部へ流入する空気量及びマニフォルド部からシリンダ部へ流入するシリンダ空気量の収支計算を行ってマニフォルド部の空気量を算出するマニフォルド部空気量収支計算手段と、
前記マニフォルド部の空気量とシリンダ容積とに基づいて前記シリンダ部へ流入するシリンダ空気量を算出するシリンダ空気量算出手段と、
このシリンダ部へ流入するシリンダ空気量とエンジン回転速度に基づいて１吸気当たりシリンダ空気量を算出する１吸気当たりシリンダ空気量算出手段と
を備えることを特徴とする請求項４に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【請求項６】
前記吸気弁開時間は、１吸気当たりに前記吸気弁が開いている時間であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【請求項７】
前記１吸気当たりに前記吸気弁が開いている時間を、エンジン回転速度と吸気弁開クランク角区間とに基づいて算出することを特徴とする請求項６に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【請求項８】
前記吸気弁の開口面積及び空気密度の少なくとも一つと、前記吸気弁通過流量とに基づいて吸気弁通過流速を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【請求項９】
前記吸気弁の開口面積は吸気弁の開期間中の平均値であることを特徴とする請求項８に記載のエンジンのガス流動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのガス流動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分岐管内状態量と各気筒の吸気弁開口面積とから気筒別に吸気弁通過質量流量（瞬時値）を算出し、この吸気弁通過質量流量をこれに対応する気筒の吸気行程の期間にわたって積分した値を質量空気量として気筒別に算出するものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２９１８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１の技術では、上記の吸気弁通過流量の算出に高度な演算処理を要することとなっており、現存の自動車用演算装置で処理することは大変困難である。
【０００４】
そこで本発明は、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気弁通過流量の算出を簡素な構成で実現する装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、吸気ポートの燃焼室への開口部にあって燃焼室を開閉する吸気弁と、この吸気弁が燃焼室を開いているときに下降して空気を前記吸気ポートから前記燃焼室へと吸い込ませるピストンとを備えるエンジンにおいて、燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気行程中の吸気弁通過流量を算出するように構成する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気行程中の吸気弁通過流量を算出する。具体的には、燃焼室内空気量を吸気弁開時間で除算した値を吸気行程中の吸気弁通過流量として算出する。
【０００７】
この場合に、燃焼室内空気量は吸気行程中のトータルの空気量であるので、これを吸気弁開時間で除算した値は、吸気行程中の吸気弁通過流量の平均値を表す。吸気弁通過流量は実際には吸気行程中に変化するのであるが、このように吸気行程中のトータルの空気量を吸気弁開時間で除算した値を吸気行程中の吸気弁通過流量として求めることで、簡素な構成で吸気行程中の吸気弁通過流量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。図１はＬ−ジェトロニック方式のガソリン噴射エンジンに適用した本発明の一実施形態のシステムを説明するための概略図である。
【０００９】
吸気絞り弁２３により調量される空気は、吸気コレクタ２に蓄えられた後、吸気マニホールド３を介して各気筒の燃焼室５に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート４に配置された燃料噴射弁２１より、所定のタイミングで吸気ポート内に向けて間欠的に噴射供給される。吸気ポート４に噴射された燃料は、空気と混合して混合気を作り、この混合気は吸気弁１５を閉じることで燃焼室５内に閉じこめられ、ピストン６の上昇によって圧縮され、点火プラグ１４により着火されて燃焼する。この燃焼によるガス圧がピストン６を押し下げる仕事を行い、このピストン６の往復運動はクランクシャフト７の回転運動へと変換される。燃焼後のガス（排気）は排気弁１６が開いたとき排気通路８へと排出される。
【００１０】
排気通路８には三元触媒９、１０を備える。三元触媒９、１０は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを同時に効率よく除去できる。このため、エンジンコントローラ３１では運転条件に応じて燃料噴射弁２１からの基本燃料噴射量を定めると共に、三元触媒９の上流に設けたＯ2センサ３５からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。
【００１１】
上記の吸気絞り弁２３はスロットルモータ２４により駆動される。運転者が要求するトルクはアクセルペダル４１の踏み込み量（アクセル開度）に現れるので、エンジンコントローラ３１ではアクセルセンサ４２からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ２４を介して吸気絞り弁２３の開度を制御する。
【００１２】
上記吸気弁１５の弁リフト量を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブリフト機構（以下、「ＶＥＬ機構」という。）２６と、クランクシャフト７と吸気弁用カムシャフト２５との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気弁１５の開閉タイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構（以下「ＶＴＣ機構」という。）２７とを備える。これらの具体的な構成は特開２００３−３８７２号公報により公知であるのでその詳しい説明は省略する。例えばＶＥＬ機構２６とＶＴＣ機構２７の両方に指令値を与えてないときには吸気弁１５の弁リフトは出力要求に応じる特性であり、排気弁１６とほぼ同等の大きな弁リフト量と大きな作動角とを有している。これに対して、ＶＥＬ機構２６に対してのみ指令値を与えると、弁リフトが最大となるクランク角位置を変えずに弁リフト量と作動角とが共に小さくなる。また、ＶＴＣ機構２７に対して指令値を与えていないときには回転位相が最遅角位置にありＶＴＣ機構２７に対してのみ指令値を与えたとき弁リフト量、作動角を変更することなく回転位相、具体的には吸気弁開時期ＩＶＯ（あるいは吸気弁閉時期ＩＶＣ）のみが進角側に移動する。
【００１３】
こうしたＶＥＬ機構２６とＶＴＣ機構２７からなる可変動弁装置を備えるエンジンを前提として、エンジンコントローラ３１では、１サイクル毎に吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気量（この空気量を以下「１吸気当たりシリンダ空気量」という。）Ｑｃｙｌ（燃焼室内空気量）を算出し、吸気弁開時間Ｔｉｖｏを算出し、これら１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃｙｌと吸気弁開時間Ｔｉｖｏとに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気弁開期間中の吸気弁通過流量Ｕｉｖを算出する。
【００１４】
エンジンコントローラ３１により実行されるこの制御を図２の制御ブロック図により詳述する。
【００１５】
図２において、エアフローメータ３２からの信号を受けるＡＦＭ出力遅れ進み補償部５１では、エアフローメータ３２出力に対して応答遅れ進み補償を行って、エアフローメータ流量Ｑａ［ｋｇ／ｈ］を求める。ただし、ここでは１／３６００を乗じて、流量の単位としては［ｇ／ｍｓｅｃ］で扱う。エアフローメータ出力の遅れ進み補償を行う方法は特開２００３−３１４３４７公報に詳しいのでその説明は省略する。
【００１６】
このようにして算出されるエアフローメータ流量Ｑａを入力するマニフォルド充填モデル５２では、マニフォルド部空気量Ｃｍを算出し、１吸気当たりシリンダ空気量算出部５３が、このマニフォルド部空気量Ｃｍを用いて、１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃ［ｇ／cycle］を算出する。
【００１７】
ここで、マニフォルド充填モデルと１吸気当たりシリンダ空気量算出部との組み合わせは、特開２００１−５００９１公報の技術により公知であり、本発明においても図３に示したようにそっくり流用している。
【００１８】
図３の詳細ブロック図を説明すると、図３においてマニフォルド充填モデル５２は、マニフォルド部流入空気量算出部６１、マニフォルド部空気量収支計算部６２を、また１吸気当たりシリンダ空気量算出部５３は、シリンダ空気量算出部６３、加重平均処理部６４、単位換算部６５をそれぞれ備えており、所定時間Δｔ１毎に１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃｙｌ［ｇ／cycle］を繰り返し算出する。所定時間Δｔ１は制御周期であり、例えば１ｍｓとする。
【００１９】
ここでは前提として、マニフォルド部（図１でコレクタ２、マニフォルド３及びポート４の総称）の圧力をＰｍ［Ｐａ］、マニフォルド部容積をＶｍ［ｍ3］、マニフォルド部空気量をＣｍ［ｇ］、マニフォルド部温度をＴｍ［Ｋ］とする。また、シリンダ部（図１で燃焼室５のこと）の圧力をＰｃ［Ｐａ］、シリンダ容積をＶｃ［ｍ3］、シリンダ部温度をＴｃ［Ｋ］とする。さらに、マニフォルド部とシリンダ部とでＰｍ＝Ｐｃ、Ｔｍ＝Ｔｃ（圧力及び温度は変化しない）と仮定する。
【００２０】
まず、マニフォルド部流入空気量算出部６１では、エアフローメータ流量Ｑａ［ｇ／ｍｓｅｃ］に制御周期Δｔ１（＝１ｍｓｅｃ）を乗算して、つまり次式により制御周期Δｔ１当たりにマニフォルド部へ流入する空気量Ｃａ［ｇ］を算出する。
【００２１】
Ｃａ＝Ｑａ×Δｔ１                                    …（１）
マニフォルド部空気量収支計算部６２では、マニフォルド部空気量の前回値Ｃｍ（n-1）にこのマニフォルド部へ流入する空気量Ｃａ［ｇ］を加算し、またマニフォルド部からシリンダ部へと流出するシリンダ空気量Ｃｃ（n）［ｇ］を減算して、つまり次式によりマニフォルド部空気量Ｃｍ（n）［ｇ］を算出する。
【００２２】
Ｃｍ（n）＝Ｃｍ（n-1）＋Ｃａ−Ｃｃ（n）               …（２）
（２）式右辺のシリンダ空気量Ｃｃ（n）は、前回（今回より制御周期Δｔ１だけ前）にシリンダ空気量算出部６３により算出されているシリンダ空気量Ｃｃである。
【００２３】
シリンダ空気量算出部６３では、マニフォルド部空気量Ｃｍ（n）、シリンダ容積Ｖｃ［ｍ3］、マニフォルド部容積Ｖｍ［ｍ3］（Ｖｃ、Ｖｍは一定値）を用いて次式によりシリンダ空気量Ｃｃ（n）［ｇ］を算出する。
【００２４】
Ｃｃ（n）＝Ｖｃ×Ｃｍ（n）／Ｖｍ                      …（３）
（３）式は、次のようにして求めたものである。気体の状態方程式Ｐ・Ｖ＝Ｃ・Ｒ・Ｔより、Ｃ＝Ｐ・Ｖ／（Ｒ・Ｔ）であるので、シリンダ部について次式が成立する。
【００２５】
Ｃｃ＝Ｐｃ・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｃ）                …（補１）
ここで、シリンダ部圧力Ｐｃとマニフォルド部圧力Ｐｍは等しく、かつシリンダ部温度Ｔｃとマニフォルド部温度Ｔｍは等しいと仮定しているので、次式が得られる。
【００２６】
Ｃｃ＝Ｐｍ・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｍ）                …（補２）
一方、気体の状態方程式Ｐ・Ｖ＝Ｃ・Ｒ・Ｔより、Ｐ／（Ｒ・Ｔ）＝Ｃ／Ｖであるので、マニフォルド部について次式が成立する。
【００２７】
Ｐｍ／（Ｒ・Ｔｍ）＝Ｃｍ／Ｖｍ                …（補３）
この（補３）式を（補２）式に代入すれば、
Ｃｃ＝Ｖｃ・〔Ｐｍ／（Ｒ・Ｔｍ）〕＝Ｖｃ・〔Ｃｍ／Ｖｍ〕
となり上記の（３）式が得られる。
【００２８】
シリンダ空気量算出部６３で今回算出されたシリンダ空気量Ｃｃ（n）は次回にマニフォルド部空気量収支計算部６２で用いられる。このように、マニフォルド部空気量収支計算部６２とシリンダ空気量算出部６３とでは互いに相手の値を用いてサイクリックに算出する。
【００２９】
加重平均処理部６４では、このシリンダ空気量Ｃｃ（＝Ｃｃ（n））を加重平均処理して、つまり次式によりシリンダ空気量の加重平均値Ｃｃｋ［ｇ］を算出する。
【００３０】
Ｃｃｋ（n）＝Ｃｃｋ（n-1）×（１−Ｍ）＋Ｃｃ×Ｍ      …（４）
ただし、Ｃｃｋ（n）  ；今回のシリンダ空気量の加重平均値、
Ｃｃｋ（n-1）；Δｔ１前のシリンダ空気量の加重平均値、
Ｍ             ；加重平均係数（０＜Ｍ＜１）、
単位換算部６５では、このシリンダ空気量の加重平均値Ｃｃｋ（＝Ｃｃｋ（n））をサイクル周期に対応させるため、エンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］を用いて、次式により１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃｙｌ［ｇ／cycle］に変換する。
【００３１】
Ｑｃｙｌ＝Ｃｃｋ／（１２０／Ｎｅ）                    …（５）
シリンダ容積算出部６６では吸気弁閉時期ＩＶＣに基づいて上記のシリンダ容積Ｖｃを算出する。
【００３２】
ここで、吸気弁閉時期ＩＶＣに基づいてシリンダ容積Ｖｃを算出するのは次の理由からである。すなわち、可変動弁装置を備える場合には、吸気弁閉時期ＩＶＣの相違により新気分のシリンダ容積Ｖｃが実質的に変化し、これに伴ってシリンダ空気量Ｖｃが変化する。ということは、シリンダ空気量Ｑｃ（n）［ｇ］もシリンダ容積Ｖｃの相違により変化する。そこで、吸気弁閉時期ＩＶＣに基づいてシリンダ容積Ｖｃを算出するようにしたものである。
【００３３】
シリンダ容積Ｖｃの算出については図４（図３のシリンダ容積算出部６６の詳細ブロック図）のブロック図により詳述する。図４はシリンダ容積Ｖｃを算出するものであり、所定時間Δｔ１毎（例えば１ｍｓ毎）に実行する。
【００３４】
ここで、シリンダ容積の算出についても特開２００１−５００９１に記載の技術を用いている。
【００３５】
図４において、目標シリンダ容積算出部７１では、吸気弁閉時期ＩＶＣから、そのときのシリンダ容積を算出し、これを目標シリンダ容積Ｖｃｍ［ｍ3］とする。
【００３６】
シリンダ内新気割合算出部７２では、吸気弁開時期ＩＶＯ、排気弁閉時期ＥＶＣ（一定値）、また必要によりＥＧＲ率により、シリンダ内新気割合η［％］を算出し、実シリンダ容積算出部７３で、目標シリンダ容積Ｖｃｍにこのシリンダ内新気割合ηを乗じて、実シリンダ容積Ｖｃｒ［ｍ3］＝Ｖｃｍ・ηを算出する。これはシリンダ内の新気だけのシリンダ容積を求めるものである。
【００３７】
上記の吸気弁閉時期ＩＶＣ、吸気弁開時期ＩＶＯは、吸気弁１５に対しリフトセンサ３６を設けて直接的に検出してもよいが、エンジンコントローラ３１での制御上の指令値を用いることで簡素化できる。
【００３８】
また、排気弁閉時期ＥＶＣと吸気弁開時期ＩＶＯとによりオーバーラップ量が定まり、オーバーラップ量が多くなるほどシリンダ内に残留する不活性ガス量（内部ＥＧＲ量）が多くなるので、上記のシリンダ内新気割合ηは基本的にオーバーラップ量に基づいて求める。また、可変動弁装置を備えるエンジンでは、オーバーラップ量の制御により内部ＥＧＲ量を自在に制御できるので、一般にはＥＧＲ装置（外部ＥＧＲ装置）は設けないが、外部ＥＧＲ装置を設ける場合には、更に外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ率により補正して、最終的なシリンダ内新気割合ηを求める。
【００３９】
実シリンダ容積変化速度算出部７４では、実シリンダ容積Ｖｃｒ［ｍ3］にエンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］を乗じて、つまり次式により実シリンダ容積変化速度ΔＶｃ［ｍ3／ｍｓ］を算出する。
【００４０】
ΔＶｃ＝Ｖｃｒ×Ｎｅ×Ｋ２                            …（６）
ここで、（６）式のＫ２は単位を揃えるための定数で、Ｋ２＝（１／３０）×（１／１０００）である。１／３０は、エンジン回転速度Ｎｅの単位を［ｒｐｍ］から［１８０ｄｅｇ／ｓｅｃ］へと変換するためのものであり、１／１０００は、実シリンダ容積変化速度ΔＶｃの単位を［ｍ3／ｓｅｃ］より［ｍ3／ｍｓｅｃ］へと変換するためのものである。
【００４１】
シリンダ容積算出部７５では、実シリンダ容積変化速度ΔＶｃに制御周期Δｔ１を乗算して、つまり次式によりシリンダ容積Ｖｃ［ｍ3］を算出する。
【００４２】
Ｖｃ＝ΔＶｃ×Δｔ１                                  …（７）
図２に戻り、吸気弁開時間算出部５４では、吸気弁開クランク角区間θ［ｄｅｇＣＡ］とエンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］から次式により吸気弁開時間Ｔｉｖｏ［ｍｓｅｃ］を算出する。
【００４３】
Ｔｉｖｏ＝１０００θ／６Ｎｅ                          …（８）
（８）式の吸気弁開クランク角区間θ［ｄｅｇＣＡ］は吸気弁開時期ＩＶＯより吸気弁閉時期ＩＶＣまでのクランク角区間であり、これは、エンジンコントローラ３１での制御上の指令値を用いることで、求めることができる。
【００４４】
上記の（８）式は次のようにして導かれるものである。すなわち、吸気弁開時間Ｔｉｖｏは次式により与えることができる。
【００４５】
Ｔｉｖｏ＝θ×Δｔ２                          …（補４）
ただし、Δｔ２：クランク角１度当たりに要する時間、
（補４）式のクランク角１度当たりに要する時間Δｔ２［ｍｓｅｃ／ｄｅｇＣＡ］はエンジン回転速度Ｎｅに基づいて定まる値であり、具体的には次の式により計算すればよい。
【００４６】
Δｔ２＝（１／Ｎｅ）×６０×１０００×（１／３６０）
…（補５）
ここで、（１／Ｎｅ）に６０を掛けているのは回転速度Ｎｅの単位を［ｒｐｍ］より［／ｓｅｃ］へと変換するため、１０００を掛けているのは［ｓｅｃ］をさらに［ｍｓｅｃ］へと変換するためである。
【００４７】
（補５）式を（補４）式に代入して整理すると、上記の（８）式が得られる。
【００４８】
上記の（８）式は可変動弁装置を備えるエンジンに対する式であり、可変動弁装置を備えないエンジンでは、吸気弁開クランク角区間θが一定となるので、エンジン回転速度Ｎｅから次式により求めることができる。
【００４９】
Ｔｉｖｏ＝定数１／Ｎｅ                                …（９）
（９）式の計算式に代えて、エンジン回転速度Ｎｅをパラメータとする吸気弁開時間Ｔｉｖｏのテーブルを作成してこれを記憶させておき、エンジン回転速度Ｎｅから該テーブルを検索して吸気弁開時間Ｔｉｖｏを求めるようにしてもかまわない。
【００５０】
吸気弁通過質量流量算出部５５では、１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃｙｌ［ｇ／cycle］を吸気弁開時間Ｔｉｖｏ［ｍｓｅｃ］で除算することによって、つまり次式により吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Ｕｉｖ［ｇ／ｍｓｅｃ］を算出する。
【００５１】
Ｕｉｖ＝Ｑｃｙｌ／Ｔｉｖｏ                            …（１０）
吸気弁通過流速算出部５６では、この吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Ｕｉｖを、吸気弁の開口面積Ａｉｖ［ｍ2］及び新気密度ρ［ｇ／ｍ3］で除算して、つまり次式により吸気弁開期間中の吸気弁通過流速Ｗｉｖ［ｍ／ｍｓｅｃ］を算出する。
【００５２】
Ｗｉｖ＝Ｕｉｖ／（Ａｉｖ×ρ）                        …（１１）
ここで、吸気弁の開口面積Ａｉｖとしては、吸気弁開時期ＩＶＯから吸気弁閉時期ＩＶＣまでの間の吸気弁開口面積の平均値や有効開口面積を採用すればよい。詳細には可変動弁装置を備えるエンジンでは、例えば図５に示したように運転条件により小リフトにするのか大リフトにするのかが決まっているので、小リフトの運転条件では図示の開口面積平均値Ａｉｖａｖ１を、また大リフトの運転条件では図示の開口面積平均値Ａｉｖａｖ２を用いればよい。新気密度ρとしては標準状態（２０℃、一気圧）での空気の密度を予めメモリに記憶させておく。
【００５３】
このようにして得られる吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Ｕｉｖや吸気弁通過流速Ｗｉｖは、燃焼室５内のガス流動を表す代表値となるので、このガス流動代表値を点火時期制御に反映させる。
【００５４】
例えば、特開２００−１４８２３６公報では、次のようにして基本点火時期ＭＢＴＣＡＬを設定している。すなわち、ＭＢＴ（最大トルクの得られる最小進角値）で混合気に点火した場合に混合気の燃焼圧力が最大圧Ｐｍａｘとなるクランク角を基準クランク角θＰＭＡＸ［ｄｅｇＡＴＤＣ］とすると、基準クランク角θＰＭＡＸは燃焼方式によらずほぼ一定であり、一般に圧縮上死点後１２〜１５度、最大で圧縮上死点後１０〜２０度の範囲にある。燃焼室に供給された燃料に対する燃焼質量の比率を表す燃焼質量割合は、点火時に０％であり、完全に燃焼して１００％に達する。基準クランク角θＰＭＡＸにおける燃焼質量割合は一定で約６０％であることが確かめられている。
【００５５】
燃焼質量割合が２％に達するまでの区間を初期燃焼期間ＢＵＲＮ１［ｄｅｇ］とし、初期燃焼期間ＢＵＲＮ１の終了後、基準クランク角θＰＭＡＸに至るまでの区間を主燃焼期間ＢＵＲＮ２とし、これら初期燃焼期間ＢＵＲＮ１と主燃焼期間ＢＵＲＮ２とを次式により算出する。
【００５６】
ＢＵＲＮ１＝（Ｎｅ×６）×ＢＲ１×Ｖ０
／（ＲＰＲＯＢＡ×ＡＦ１×ＦＬＡＭＥ１）…（１２）
ただし、ＢＲ１      ：燃焼開始時期より初期燃焼期間終了時期までの燃焼質量割                            合の変化代（２％）、
Ｖ０        ：燃焼室の燃焼開始時期における容積［ｍ3］、
ＲＰＲＯＢＡ：反応確率［％］、
ＡＦ１      ：火炎核の反応面積（固定値）［ｍ2］、
ＦＬＡＭＥ１：初期燃焼期間での燃焼速度［ｍ／ｓｅｃ］、
ＢＵＲＮ２＝（Ｎｅ×６）×ＢＲ２×ＶＴＤＣ
／（ＲＰＲＯＢＡ×ＡＦ２×ＦＬＡＭＥ２）…（１３）
ただし、ＢＲ２      ：主燃焼期間の開始時期より主燃焼期間終了時期までの燃焼                            質量割合の変化代（５８％）、
ＶＴＤＣ    ：圧縮上死点での燃焼室容積［ｍ3］、
ＲＰＲＯＢＡ：反応確率［％］、
ＡＦ２      ：火炎核の反応面積（固定値）［ｍ2］、
ＦＬＡＭＥ２：主燃焼期間での燃焼速度［ｍ／ｓｅｃ］、
これらＢＵＲＮ１、ＢＵＲＮ２を加えた値を燃焼期間ＢＵＲＮ［ｄｅｇ］とし、基準クランク角θＰＭＡＸ［ｄｅｇＡＴＤＣ］より、この燃焼期間ＢＵＲＮと点火無駄時間クランク角ＩＧＮＤＥＡＤ［ｄｅｇ］を加えた合計のクランク角区間だけ進角させたクランク角位置をＭＢＴの得られる点火時期である基本点火時期ＭＢＴＣＡＬ［ｄｅｇＢＴＤＣ］として設定する。
【００５７】
上記の燃焼速度ＦＬＡＭＥ１、ＦＬＡＭＥ２は次式により与えている。
【００５８】
ＦＬＡＭＥ１＝ＳＬ１×ＳＴ１                          …（１４）
ただし、ＳＬ１：初期燃焼期間での乱れ強さ、
ＳＴ１：初期燃焼期間での層流燃焼速度、
ＦＬＡＭＥ２＝ＳＬ２×ＳＴ２                          …（１５）
ただし、ＳＬ２：初期燃焼期間での乱れ強さ、
ＳＴ２：初期燃焼期間での層流燃焼速度、
この場合に、ガス流動の乱れ強さＳＴ１、ＳＴ２を特開２００３−１４８２３６公報では、エンジン回転速度に応じて与えているところを、本発明ではこれに代えて燃焼室５内のガス流動を表す代表値である吸気弁通過質量流量Ｕｉｖから次式によりガス流動の乱れ強さＳＴ１、ＳＴ２を設定する。
【００５９】
ＳＴ１＝定数２×Ｕｉｖ                                …（１６）
ＳＴ２＝定数３×Ｕｉｖ                                …（１７）
あるいは燃焼室５内のガス流動を表す代表値である吸気弁通過流速Ｗｉｖから次式によりガス流動の乱れ強さを設定する。
【００６０】
ＳＴ１＝定数４×Ｗｉｖ                                …（１８）
ＳＴ２＝定数５×Ｗｉｖ                                …（１９）
ここで本実施形態の作用を説明する。
【００６１】
本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃｙｌ（燃焼室内空気量）と吸気弁開時間Ｔｉｖｏとに基づいて吸気弁開期間中（吸気行程中）の吸気弁通過流量Ｕｉｖを算出する。具体的には、１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃｙｌを吸気弁開時間Ｔｉｖｏで除算した値を吸気弁開期間中の吸気弁通過流量Ｕｉｖとして算出する（請求項２に記載の発明）。
【００６２】
この場合に、１吸気当たりシリンダ空気量Ｑｃｙｌは吸気弁開期間中のトータルの空気量であるので、これを吸気弁開時間Ｔｉｖｏで除算した値は、吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量の平均値を表す。吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量（瞬時値）は、実際には吸気弁開期間中に変化するのであるが、このように吸気弁開期間中のトータルの空気量を吸気弁開時間で除算した値を吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Ｕｉｖとして求めることで、簡素な構成で吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量を得ることができる。
【００６３】
また、本実施形態（請求項８に記載の発明）によれば、吸気弁通過質量流量Ｕｉｖを吸気弁開口面積Ａｉｖ及び新気密度ρで除算して求めているので、簡素な構成で吸気弁開期間中の吸気弁通過流速を得ることができている。
【００６４】
請求項１に記載の燃焼室内空気量算出手段の機能は、図２の１吸気当たりシリンダ空気量算出部５３により、吸気弁開時間算出手段の機能は図２の吸気弁開時間算出部５４により、吸気弁通過流量算出手段各機能は図２の吸気弁通過質量流量算出部５５によりそれぞれ果たされている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】吸気弁通過質量流量の算出を説明するための制御ブロック図。
【図３】マニフォルド充填モデル及び１吸気当たりシリンダ空気量算出部の詳細ブロック図。
【図４】シリンダ容積算出部の詳細ブロック図。
【図５】吸気弁開口面積の特性図。
【符号の説明】
【００６６】
５  燃焼室
２１  燃料噴射弁
３１  エンジンコントローラ
３３、３４  クランク角センサ
【図１】
2006170113.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006170113.tif 000007