JP2007092723A - Fuel injection quantity control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スロットルバルブをスロットルアクチュエータで駆動してスロットル開度を制御する電子スロットルシステムを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置に関し、詳しくは、急発進時のノックまたはプレイグなどの異常燃焼を防止する対策に係わる。 The present invention relates to a fuel injection amount control device for an internal combustion engine having an electronic throttle system that controls a throttle opening by driving a throttle valve with a throttle actuator, and more specifically, abnormal combustion such as knocking or pre-ignition during sudden start. It relates to measures to prevent.
近来より、内燃機関の吸気系統を、スロットルバルブ、吸気管、吸気弁等の要素に分けてそれぞれの要素毎にモデル化して数式で表すことにより機関の吸入空気量(筒内充填吸気量)を計算により求めるようにした、いわゆるエアモデルを用いることによって、内燃機関の吸入空気量を推定することが行われている。 Recently, the intake system of an internal combustion engine is divided into elements such as a throttle valve, an intake pipe, an intake valve, etc., and each element is modeled and expressed by a mathematical expression to express the intake air quantity (in-cylinder charged intake quantity) of the engine. An intake air amount of an internal combustion engine is estimated by using a so-called air model obtained by calculation.
このようなエアモデルを用いた吸入空気量推定装置では、例えば、後述するように大気圧、大気温度以外には、機関回転数およびスロットル開度のみによって筒内充填吸気量を算出することが可能となる。また、モデル式を用いた計算により筒内充填吸気量が算出できるため、スロットル開度の変化速度が大きい過渡運転時等にも応答性よく吸入空気量を算出することが可能となっている。 In the intake air amount estimation device using such an air model, for example, as will be described later, it is possible to calculate the in-cylinder charged intake amount based only on the engine speed and the throttle opening in addition to the atmospheric pressure and the atmospheric temperature. Become. Further, since the in-cylinder charged intake amount can be calculated by calculation using a model formula, it is possible to calculate the intake air amount with high responsiveness even during transient operation where the change rate of the throttle opening is large.
一方、運転者によるアクセルペダルの操作量とは独立してスロットルバルブの開度を制御可能とする、いわゆる電子スロットルシステムを備えた内燃機関では、アクセルペダルの操作量から定まる目標スロットル開度にスロットル開度を制御する際に、上記エアモデルを用いて筒内充填空気量を正確に予測し、そのスロットル開度より予測された筒内充填空気量に基づいて燃料噴射量を制御するようにしたものが従来より知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、内燃機関の通常運転時においてはエアモデルを用いることによって正確に予測した筒内充填空気量に基づいて燃料噴射量が円滑に制御されてはいるものの、アクセルペダルの操作量(踏込量)が所定値以上となる過渡時には、そのアクセルペダルの操作量から定まる目標スロットル開度にスロットル開度を制御する際に予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量を、そのときのアクセルペダルの操作量より算出されたスロットルバルブの開度指令値に基づいて変更されるスロットル開度の動作時点(変更時点)を起点とする減量タイミングで補正する必要がある。 By the way, during the normal operation of the internal combustion engine, although the fuel injection amount is smoothly controlled based on the in-cylinder charged air amount accurately predicted by using the air model, the accelerator pedal operation amount (depression amount) is At the time of a transition that exceeds a predetermined value, the fuel injection amount based on the in-cylinder charged air amount of the corresponding cylinder predicted when controlling the throttle opening to the target throttle opening determined from the operation amount of the accelerator pedal is It is necessary to correct at the timing of reduction starting from the operation time (change time) of the throttle opening that is changed based on the throttle valve opening command value calculated from the operation amount of the accelerator pedal.
ところが、このようにエアモデルを用いた制御では、スロットル開度はアクセルペダルの操作量から定まる目標スロットル開度に制御されているため、図20に示すように、スロットル開度の動作時点を起点とする減量タイミングで燃料噴射量を補正していると、アクセルペダルの過度の踏み込みによって急発進するような内燃機関の低回転・高負荷運転時、そのアクセルペダルの踏み込み時点直後に燃料噴射された該当する気筒(図では第1番気筒♯1)の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量の補正に遅れが生じ、その気筒(第1番気筒♯1)の点火時にプレイグ信号が発生するおそれがあり、エアモデルを用いた制御では内燃機関の低回転・高負荷運転時にプレイグなどの異常燃焼を効果的に抑制することができない。
However, in the control using the air model as described above, the throttle opening is controlled to the target throttle opening determined from the operation amount of the accelerator pedal, and therefore, as shown in FIG. If the fuel injection amount is corrected at the timing to reduce the amount of fuel that is injected, the fuel is injected immediately after the accelerator pedal is depressed during low-speed / high-load operation of the internal combustion engine that starts suddenly due to excessive depression of the accelerator pedal. There is a possibility that a delay occurs in the correction of the fuel injection amount based on the in-cylinder charged air amount of the cylinder (the
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エアモデルを用いた制御であってもプレイグなどの異常燃焼を効果的に抑制することができる内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to inject fuel in an internal combustion engine that can effectively suppress abnormal combustion such as plague even in control using an air model. It is to provide a quantity control device.
上記目的を達成するため、本発明では、スロットルバルブをスロットルアクチュエータで駆動してスロットル開度を制御する電子スロットルシステムを備えた内燃機関において、アクセルペダルの操作量より算出されたスロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度を予測し、このスロットル開度より予測された該当する気筒の筒内充填空気量に基づいて燃料噴射量を制御するようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置を前提とする。そして、車体停止状態からのアクセルペダルの操作量が所定値以上となる急発進時、そのときのアクセルペダルの操作量より算出されたスロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量を、アクセルペダルの操作時点を起点とする減量タイミングで補正している。 In order to achieve the above object, in the present invention, in an internal combustion engine equipped with an electronic throttle system that controls the throttle opening by driving the throttle valve with a throttle actuator, the throttle valve opening calculated from the operation amount of the accelerator pedal. A fuel injection amount control for an internal combustion engine that predicts the subsequent throttle opening based on the command value and controls the fuel injection amount based on the in-cylinder charged air amount of the corresponding cylinder predicted from the throttle opening. Assume equipment. Then, at the time of a sudden start when the accelerator pedal operation amount is greater than or equal to a predetermined value after the vehicle is stopped, the throttle valve opening command value calculated from the accelerator pedal operation amount at that time is used to calculate the subsequent throttle opening. The fuel injection amount based on the predicted cylinder air charge amount of the corresponding cylinder is corrected at a reduction timing starting from the time when the accelerator pedal is operated.
この特定事項により、アクセルペダルの過度の踏み込み操作によって急発進するような内燃機関の低回転・高負荷運転時に、そのときのアクセルペダルの操作量より算出されたスロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量がアクセルペダルの操作時点を起点とする減量タイミングで補正されるので、スロットル開度の動作時点を起点とする減量タイミングで該当する気筒の燃料噴射量を補正するもののような遅れが生じることはなく、内燃機関の低回転・高負荷運転時においても該当する気筒の燃料噴射量の補正が十分に間に合うことになる。これにより、エアモデルを用いた制御であってもプレイグなどの異常燃焼を効果的に抑制することが可能となる。 Based on this specific matter, based on the throttle valve opening command value calculated from the amount of operation of the accelerator pedal at the time of low speed / high load operation of the internal combustion engine that starts suddenly by excessive depression of the accelerator pedal Therefore, the fuel injection amount based on the in-cylinder charged air amount of the corresponding cylinder predicted from the subsequent throttle opening is corrected at the reduction timing starting from the time when the accelerator pedal is operated. There is no delay like the one that corrects the fuel injection amount of the corresponding cylinder at the timing of reduction, and the correction of the fuel injection amount of the corresponding cylinder is sufficiently in time even when the internal combustion engine is operated at low speed and high load. become. Thereby, even if it is control using an air model, it becomes possible to suppress abnormal combustion, such as a plague, effectively.
ここで、アクセル操作時点を起点とする減量タイミングで補正される燃料噴射量を、スロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量が実際のスロットルバルブの開度に基づいて補正された燃料噴射量となるまで、継続して補正している場合には、内燃機関の低回転・高負荷運転時において該当する気筒の燃料噴射量の補正が継続して円滑に行われ、エアモデル制御によるプレイグなどの異常燃焼をより効果的に抑制することが可能となる。 Here, the fuel injection amount corrected at the reduction timing starting from the accelerator operation time point is based on the in-cylinder charged air amount of the corresponding cylinder predicted from the subsequent throttle opening based on the throttle valve opening command value. When the fuel injection amount is continuously corrected until the fuel injection amount is corrected based on the actual opening of the throttle valve, the corresponding cylinder in the low rotation / high load operation of the internal combustion engine The correction of the fuel injection amount is continuously performed smoothly, and it becomes possible to more effectively suppress abnormal combustion such as pre-ignition due to air model control.
以上、要するに、急発進するような内燃機関の低回転・高負荷運転時に、そのときのアクセルペダルの操作量より算出したスロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量をアクセルペダルの操作時点を起点とする減量タイミングで補正することで、内燃機関の低回転・高負荷運転時に燃料噴射量を補正する減量タイミングに遅れを生じさせずに十分に間に合い、エアモデルを用いた制御であってもプレイグなどの異常燃焼を効果的に抑制することができる。 In short, when the internal combustion engine that starts suddenly is operating at low speed and high load, the value predicted from the subsequent throttle opening based on the throttle valve opening command value calculated from the operation amount of the accelerator pedal at that time By correcting the fuel injection amount based on the in-cylinder charged air amount of the cylinder to be reduced at a reduction timing starting from the time when the accelerator pedal is operated, the fuel injection amount is corrected to correct the fuel injection amount during low-speed / high-load operation of the internal combustion engine. Abnormal combustion such as plague can be effectively suppressed even in the case of control using the air model sufficiently in time without causing a delay.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は自動車に搭載される内燃機関としての直列4気筒エンジン1(以下、単にエンジンと称する)の制御システム全体の概略構成を示す図である。この図1において、エンジン1の吸気管11の上流側にはエアクリーナ12が装着され、その下流側には吸入空気量を測定するエアフロメータ13が設置されている。このエアフロメータ13は、吸入空気の流れの中に配置される熱線と吸気温度検出素子とが内蔵され、吸入空気で冷やされる熱線の温度と吸気温度との温度差を一定に保つように熱線への供給電流が制御される。これにより、吸入空気流量に応じて変化する熱線の放熱量に応じて熱線への供給電流が変化し、この供給電流に応じた電圧信号が吸入空気流量信号として出力される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an entire control system of an in-line four-cylinder engine 1 (hereinafter simply referred to as an engine) as an internal combustion engine mounted on an automobile. In FIG. 1, an
このエアフロメータ13の下流側にはスロットルバルブ14が設けられ、このスロットルバルブ14の回動軸14aにはDCモータ等のモータ15(スロットルアクチュエータ)が連結されている。そして、このモータ15の駆動力によってスロットルバルブ14の開度(スロットル開度)が制御され、このスロットルバルブ14の実際のスロットル開度がスロットル開度センサ16によって検出される。
A throttle valve 14 is provided on the downstream side of the
この場合、アイドル運転時も、モータ15の駆動力によってスロットル開度を制御し、それによって、アイドル運転時の吸入空気量を制御してエンジン回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるようにフィードバック制御する。このアイドル運転時のスロットル制御がアイドル回転速度制御(ISC)である。尚、アイドル回転速度制御は、スロットルバルブ14をバイパスするバイパス通路にアイドル回転速度制御バルブ(ISCバルブ)を設けて、アイドル運転時に、このアイドル回転速度制御バルブの開度を制御してバイパス空気量(アイドル運転時の吸入空気量)を制御するようにしても良い。 In this case, even during idle operation, the throttle opening is controlled by the driving force of the motor 15, thereby controlling the intake air amount during idle operation and feedback control so that the engine speed matches the target idle speed. To do. This throttle control during idling is idle rotation speed control (ISC). In the idle speed control, an idle speed control valve (ISC valve) is provided in a bypass passage that bypasses the throttle valve 14, and the amount of bypass air is controlled by controlling the opening of the idle speed control valve during idle operation. (The amount of intake air during idle operation) may be controlled.
一方、スロットルバルブ14の下流側には、吸気圧を検出する吸気圧センサ17が設置されている。また、スロットルバルブ14を通過した吸入空気をエンジン1の各気筒に導入する吸気マニホールド18には、燃料噴射弁19が取り付けられ、また、エンジン1の各気筒のシリンダヘッドには点火プラグ20が取り付けられている。エンジン1のクランク軸21に嵌着されたシグナルロータ22の外周に対向してクランク角センサ23が設置され、このクランク角センサ23から出力されるエンジン回転速度信号Neのパルスが電子制御ユニット(ECU)3に取り込まれ、このエンジン回転速度信号Neの発生周波数によってエンジン回転速度が検出される。
On the other hand, an
そして、アクセルペダル24の踏込量(アクセル操作量)がアクセルセンサ25によって検出され、このアクセル操作量に応じた電圧信号が電子制御ユニット3にA/D変換器31を介して取り込まれる。また、エアフローメータ13、吸気圧センサ17、スロットル開度センサ16等の各種センサの出力も、電子制御ユニット3にA/D変換器31を介して取り込まれる。
Then, the depression amount (accelerator operation amount) of the
この電子制御ユニット3は、CPU32、ROM33、RAM34等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成され、ROM33に記憶されているスロットル制御用の各種プログラムをCPU32で実行することで、通常のスロットル制御時には、アクセル操作量等に基づいて設定された開度指令値(目標スロットル開度)に応じてモータ駆動回路35を介してモータ15をPID制御等によりフィードバック制御し、このモータ15の駆動力によってスロットル開度を開度指令値に制御する。尚、モータ駆動回路35からモータ15への通電路中には、リレー等からなる安全回路26が設けられ、電子スロットルシステムの異常時には、この安全回路26が作動してモータ15への通電を遮断するようになっている。
The
更に、この電子制御ユニット3は、ROM33に記憶されている図9ないし図16の各ルーチンをCPU32で実行することで、吸気バルブ閉タイミング(筒内充填空気量の確定タイミング)のスロットル開度を予測して、その予測スロットル開度に基づいて筒内充填空気量を予測し、その予測筒内充填空気量に基づいて燃料噴射量を演算し、その演算結果に応じたパルス幅の噴射パルスをインジェクタ駆動回路36に出力して、燃料噴射弁19の噴射時間(燃料噴射量)を制御する。
Further, the
この電子制御ユニット3による燃料噴射量の演算方法を図2ないし図8に基づいて説明する。図2は、筒内充填空気量の予測方法の概要を示すブロック線図である。エンジン運転中は、アクセル操作量がアクセルセンサ25によって検出され、開度指令値演算手段によってアクセル操作量等に応じてマップ等により開度指令値(目標スロットル開度)が設定される。この開度指令値は、電子スロットルシステムのモータ駆動回路35に出力される。この場合、燃料噴射量TAUの演算タイミング(筒内充填空気量の予測タイミング)から吸気バルブ閉タイミングまでの時間Tinjは、エンジン回転速度が高回転になるほど短くなる。
A method of calculating the fuel injection amount by the
一方、上記開度指令値演算手段によってアクセル操作量等に応じてマップ等により設定された開度指令値φtotalは、電子スロットルモデルに入力される。この電子スロットルモデルは、図3に示すように、電子スロットル動特性モデル部と変化量演算部とから構成されている。この電子スロットル動特性モデル部は、電子スロットルシステムの応答遅れ特性を二次遅れ要素[ω2/(s2+2ζωs+ω2)]で模擬すると共に、スロットルバルブ14の駆動速度の限界特性を速度リミッタで模擬し、開度指令値φtotalから予測スロットル開度θfを演算する。二次遅れ要素の2つの積分要素(1/s)は矩形積分である。尚、演算処理を簡略化するために、二次遅れ要素に代えて、一次遅れ要素を用いても良い。 On the other hand, the opening command value φtotal set by a map or the like according to the accelerator operation amount or the like by the opening command value calculating means is input to the electronic throttle model. As shown in FIG. 3, the electronic throttle model is composed of an electronic throttle dynamic characteristic model section and a change amount calculation section. This electronic throttle dynamic characteristic model section simulates the response delay characteristic of the electronic throttle system with a second-order lag element [ω2 / (s2 + 2ζωs + ω2)], and simulates the limit characteristic of the drive speed of the throttle valve 14 with a speed limiter. The predicted throttle opening θf is calculated from the degree command value φtotal. The two integral elements (1 / s) of the second-order lag element are rectangular integrals. In order to simplify the arithmetic processing, a primary delay element may be used instead of the secondary delay element.
また、電子スロットルモデルの変化量演算部は、微分要素(d/dt)と積分要素(∫)とから成り、微分要素(d/dt)で、電子スロットル動特性モデル部の出力(予測スロットル開度)のサンプリング時間Tsの間の差分を求め、この差分を積分要素(∫)で積分することで、スロットル開度の予測変化量Δθを演算する。この際、積分要素(∫)で差分を積分する時間は、燃料噴射量TAUの演算タイミング(筒内充填空気量の予測タイミング)から吸気バルブ閉タイミングまでの時間Tinjである。これにより、変化量演算部から出力されるスロットル開度の予測変化量Δθは、吸気バルブ閉タイミングまでのスロットル開度の予測変化量となる。 The electronic throttle model change amount calculation unit includes a differential element (d / dt) and an integral element (∫), and the differential element (d / dt) outputs the output of the electronic throttle dynamic characteristic model unit (predicted throttle opening). Degree) sampling time Ts is obtained, and this difference is integrated by an integration element (∫), thereby calculating the predicted change amount Δθ of the throttle opening. At this time, the time for integrating the difference with the integral element (∫) is the time Tinj from the calculation timing of the fuel injection amount TAU (predicted timing of the in-cylinder charged air amount) to the intake valve closing timing. Thus, the predicted change amount Δθ of the throttle opening output from the change amount calculation unit becomes the predicted change amount of the throttle opening until the intake valve closing timing.
電子スロットルモデルは、変化量演算部から出力されるスロットル開度の予測変化量Δθを現在のスロットル開度θ(スロットル開度センサ18の出力)に加算して、吸気バルブ閉タイミングの予測スロットル開度θfを求め、この予測スロットル開度θfを吸気系モデルに出力する。 The electronic throttle model adds the predicted change amount Δθ of the throttle opening output from the change amount calculation unit to the current throttle opening θ (the output of the throttle opening sensor 18), and the predicted throttle opening at the intake valve closing timing. The degree θf is obtained, and the predicted throttle opening degree θf is output to the intake system model.
この吸気系モデルは、図4に示すように、予測スロットル通過空気量演算部と予測吸気圧演算部と予測筒内充填空気量演算部とから成り、予測スロットル通過空気量演算部は、吸入空気が通過するスロットル開口をオリフィスと見なして予測スロットル開度等から予測スロットル通過空気量Ginを演算する。また、予測吸気圧演算部は、予測スロットル通過空気量Ginから予測吸気圧Pmを演算し、予測筒内充填空気量演算部は、予測吸気圧Pmから予測筒内充填空気量Gcfを演算する。予測スロットル通過空気量演算部は、次のオリフィスの式で表される。 As shown in FIG. 4, the intake system model includes a predicted throttle passage air amount calculation unit, a predicted intake pressure calculation unit, and a predicted in-cylinder charged air amount calculation unit. The estimated throttle opening air amount Gin is calculated from the predicted throttle opening degree, etc., assuming that the throttle opening through which the valve passes is an orifice. The predicted intake pressure calculation unit calculates a predicted intake pressure Pm from the predicted throttle passage air amount Gin, and the predicted in-cylinder charged air amount calculation unit calculates a predicted in-cylinder charged air amount Gcf from the predicted intake pressure Pm. The predicted throttle passage air amount calculation unit is expressed by the following orifice equation.
しかし、Pm/Pa>1のときにf(Pm/Pa)=0にすると、Pm/Paが1付近で変動する高負荷運転時に、図7に示すように、吸気系モデルの演算値(スロットル通過空気量Gin、予測吸気圧Pm、予測筒内充填空気量Gcf)が振動してハンチングが発生する傾向がある。この原因は、Pm/Paが1付近の領域でf(Pm/Pa)の変化率が大きくなることと、高負荷運転時にPm/Paが演算上1以上になる毎にf(Pm/Pa)が0でガードされるため、高負荷運転時のf(Pm/Pa)の変化が不規則になるためである。 However, if f (Pm / Pa) = 0 when Pm / Pa> 1, as shown in FIG. 7, the calculated value (throttle throttle) of the intake system model during high load operation in which Pm / Pa fluctuates around 1. Hunting tends to occur due to vibration of the passing air amount Gin, the predicted intake pressure Pm, and the predicted in-cylinder charged air amount Gcf. This is because the rate of change of f (Pm / Pa) increases in the region where Pm / Pa is near 1 and f (Pm / Pa) every time Pm / Pa becomes 1 or more in calculation during high load operation. This is because the change in f (Pm / Pa) during high-load operation becomes irregular because is guarded at 0.
この対策として、本実施形態では、f(Pm/Pa)のテーブルを図6に示すように設定している。つまり、Pm/Pa<1のときにf(Pm/Pa)=正の値、Pm/Pa=1のときにf(Pm/Pa)=0、Pm/Pa>1のときにf(Pm/Pa)=負の値に設定している。これにより、f(Pm/Pa)のテーブルは、Pm/Pa=1を境にして±が反転する対称な変化特性となっている。 As a countermeasure, in this embodiment, a table of f (Pm / Pa) is set as shown in FIG. That is, f (Pm / Pa) = positive value when Pm / Pa <1, f (Pm / Pa) = 0 when Pm / Pa = 1, and f (Pm / Pa when Pm / Pa> 1. Pa) = a negative value is set. As a result, the f (Pm / Pa) table has a symmetrical change characteristic in which ± is reversed with Pm / Pa = 1 as a boundary.
図6のような変化特性のf(Pm/Pa)のテーブルを用いると、Pm/Paが1付近で変動する高負荷運転時に、f(Pm/Pa)の変化が規則的なものとなる。このため、吸気系モデルの演算値(スロットル通過空気量Gin又は予測吸気圧Pm又は予測筒内充填空気量Gcf)を平均化することで、図8に示すように、高負荷運転時の吸気系モデルの出力(予測筒内充填空気量Gcf)を安定化させることができ、ハンチングを防止することができる。 When the f (Pm / Pa) table having the change characteristics as shown in FIG. 6 is used, the change in f (Pm / Pa) becomes regular during high load operation in which Pm / Pa varies around 1. Therefore, by averaging the calculated values of the intake system model (throttle passage air amount Gin or predicted intake pressure Pm or predicted in-cylinder charged air amount Gcf), as shown in FIG. The model output (predicted in-cylinder charged air amount Gcf) can be stabilized, and hunting can be prevented.
予測スロットル通過空気量演算部に入力する吸気圧Pmは、予測吸気圧演算部で演算した前回の予測吸気圧Pm(i−1)が用いられるが、吸気圧センサ17の出力を用いるようにしても良い。
As the intake pressure Pm input to the predicted throttle passage air amount calculation unit, the previous predicted intake pressure Pm (i−1) calculated by the predicted intake pressure calculation unit is used, but the output of the
また、予測スロットル通過空気量Ginの演算に用いるスロットル開口有効断面積Aは、スロットル開度θを上記(2)式に代入して算出しても良いが、本実施形態では、演算処理を簡略化するために、流量係数μとスロットル開口有効断面積Aとの乗算値μ・Aを、予測スロットル開度をパラメータとするテーブルから算出する。 Further, the throttle opening effective sectional area A used for calculating the predicted throttle passing air amount Gin may be calculated by substituting the throttle opening θ into the above equation (2). However, in this embodiment, the calculation process is simplified. In order to achieve this, the multiplication value μ · A of the flow coefficient μ and the throttle opening effective sectional area A is calculated from a table using the predicted throttle opening as a parameter.
次に、予測吸気圧Pmと予測筒内充填空気量Gcfの演算方法を説明する。 Next, a method for calculating the predicted intake pressure Pm and the predicted in-cylinder charged air amount Gcf will be described.
スロットルバルブ14からエンジン1の吸気口までの吸気通路(以下「スロットル下流吸気通路」という)を流れる吸入空気の流れに質量保存の法則を適用すると、次の(5)式で表される関係が得られる。
d/dt・Qm=Gin−Gcf ……(5)
ここで、Qmはスロットル下流吸気通路内の空気量、d/dt・Qmはスロットル下流吸気通路内の空気量の変化量、Ginは予測スロットル通過空気量、Gcfは予測筒内充填空気量である。
When the law of conservation of mass is applied to the flow of intake air flowing through the intake passage (hereinafter referred to as “throttle downstream intake passage”) from the throttle valve 14 to the intake port of the
d / dt · Qm = Gin−Gcf (5)
Here, Qm is the amount of air in the throttle downstream intake passage, d / dt · Qm is the amount of change in the amount of air in the throttle downstream intake passage, Gin is the predicted throttle passage air amount, and Gcf is the predicted in-cylinder charged air amount. .
また、スロットル下流吸気通路に気体の状態方程式を適用すると、次の(6)式に表す関係が得られる。
Gcf=η・(Ne/2)・Vc・(Qm/VIM) ……(6)
η:体積効率、Ne:エンジン回転速度、Vc:シリンダ容積、VIM:スロットル下流吸気通路の内容積
ここで、体積効率ηは、吸入空気流量によって変化するため、吸入空気流量と相関関係のあるパラメータであるエンジン回転速度Neと吸気圧Pmとに基づいてマップ等により設定される。ここで用いるPmは予測吸気圧の前回の値Pm(i−1)である。
η=f(Ne,Pm)
また、吸気系モデルのモデル時定数τIMは次の(7)式で表される。
τIM=2・VIM/(Vc・η・Ne) ……(7)
上記(5)〜(7)式から次の(8)式が導き出される。
d/dt・Qm=Gin−Qm/τIM ……(8)
上記(8)式は連続式であるため、これを電子制御ユニット3で演算処理できるようにするために、次のように離散化する。
{Qm(i)−Qm(i−1)}/Ts=Gin(i)−Qm(i−1)/τIM ……(9)
ここで、Tsはサンプリング時間である。
When the gas equation of state is applied to the throttle downstream intake passage, the relationship expressed by the following equation (6) is obtained.
Gcf = η · (Ne / 2) · Vc · (Qm / VIM) (6)
η: Volumetric efficiency, Ne: Engine speed, Vc: Cylinder volume, VIM: Inner volume of the throttle downstream intake passage Here, the volumetric efficiency η varies depending on the intake air flow rate, and therefore has a correlation with the intake air flow rate. Is set by a map or the like based on the engine speed Ne and the intake pressure Pm. Pm used here is the previous value Pm (i-1) of the predicted intake pressure.
η = f (Ne, Pm)
The model time constant τIM of the intake system model is expressed by the following equation (7).
τIM = 2 ・ VIM / (Vc ・ η ・ Ne) (7)
The following formula (8) is derived from the above formulas (5) to (7).
d / dt · Qm = Gin−Qm / τIM (8)
Since the above equation (8) is a continuous equation, it is discretized as follows so that the
{Qm (i) -Qm (i-1)} / Ts = Gin (i) -Qm (i-1) / τIM (9)
Here, Ts is a sampling time.
この(9)式を整理すると、スロットル下流吸気通路内の空気量Qmの演算式が次のように導き出される。
Qm(i)
={Gin(i)−Qm(i−1)/τIM}・Ts+Qm(i−1)[kg] ……(10)
また、スロットル下流吸気通路に気体の状態方程式を適用すると、スロットル下流吸気通路内の空気量Qmから予測吸気圧Pmを演算する式が次のように導き出される。
Pm=Qm・R・T/VIM[Pa] ……(11)
R:気体定数、T:吸気温度
吸気系モデルの予測吸気圧演算部は、上記(10)式と(11)式を用いて、予測吸気圧Pmを演算する。
When this equation (9) is arranged, an equation for calculating the air amount Qm in the throttle downstream intake passage is derived as follows.
Qm (i)
= {Gin (i) -Qm (i-1) /. Tau.IM} .Ts + Qm (i-1) [kg] (10)
Further, when the gas state equation is applied to the throttle downstream intake passage, an equation for calculating the predicted intake pressure Pm is derived from the air amount Qm in the throttle downstream intake passage as follows.
Pm = Qm * R * T / VIM [Pa] (11)
R: gas constant, T: intake air temperature The predicted intake pressure calculation unit of the intake system model calculates the predicted intake pressure Pm using the above equations (10) and (11).
上記(11)式と(6)式とから、次の(12)式で表される予測筒内充填空気量Gcfの演算式が導き出される。
Gcf=η・Vc・Pm/(2・R・T)[kg/rev] ……(12)
吸気系モデルの予測筒内充填空気量演算部は、上記(12)式を用いて、仮の予測筒内充填空気量Gcfを演算する。
From the above equations (11) and (6), an arithmetic expression for the predicted in-cylinder charged air amount Gcf expressed by the following equation (12) is derived.
Gcf = η · Vc · Pm / (2 · R · T) [kg / rev] (12)
The predicted in-cylinder charged air amount calculation unit of the intake system model calculates a temporary predicted in-cylinder charged air amount Gcf using the above equation (12).
図2に示すように、吸気系モデルの出力(仮の予測筒内充填空気量Gcf)は、微分要素(d/dt)に入力され、サンプリング時間ts間の差分が求められ、その差分が積分要素(∫)で積分される。その積分時間は、燃料噴射量TAUの演算タイミング(筒内充填空気量の予測タイミング)から吸気バルブ閉タイミングまでの時間Tinjである。積分要素(∫)で積分した値は、吸気バルブ閉タイミングまでの筒内充填空気量の予測変化量ΔGcに相当した値となり、この予測変化量ΔGcをベース吸気系モデルにより演算したベース筒内充填空気量Gbaseに加算して、最終的な予測筒内充填空気量Gc(吸気バルブ閉タイミングで確定する筒内充填空気量)を求める。 As shown in FIG. 2, the output of the intake system model (temporary predicted in-cylinder charged air amount Gcf) is input to a differential element (d / dt), and a difference between sampling times ts is obtained, and the difference is integrated. Integrated with element (∫). The integration time is a time Tinj from the calculation timing of the fuel injection amount TAU (prediction timing of the in-cylinder charged air amount) to the intake valve closing timing. The value integrated by the integration element (∫) is a value corresponding to the predicted change amount ΔGc of the in-cylinder charge air amount until the intake valve closing timing, and the base in-cylinder charge obtained by calculating this predicted change amount ΔGc by the base intake system model. The final predicted in-cylinder charged air amount Gc (cylinder charged air amount determined at the intake valve closing timing) is obtained by adding to the air amount Gbase.
次に、ベース筒内充填空気量の演算方法を説明する。 Next, a method for calculating the base cylinder charge air amount will be described.
このベース筒内充填空気量は、エアフロメータ13の出力(吸入空気流量)に基づいて演算した現在の筒内充填空気量である。従って、このベース筒内充填空気量には、現在から吸気バルブ閉タイミング(筒内充填空気量の確定タイミング)までのスロットル開度の変化による筒内充填空気量の変化量が含まれない。一般に、エアフロメータ13の出力から筒内充填空気量を演算する方法は、定常時に吸入空気流量=筒内充填空気量となるため、定常時の筒内充填空気量の演算精度が良いという利点があるが、過渡時には、エアフロメータ13の応答遅れ(例えば熱式のエアフロメータ13の場合は、エアフロメータ13のセンサ部自身のヒートマスによる応答遅れ)が存在するため、過渡時の応答性が悪いという欠点がある。
This base cylinder charge air amount is the current cylinder charge air amount calculated based on the output of the air flow meter 13 (intake air flow rate). Therefore, the amount of air charged in the cylinder does not include the amount of change in the amount of air charged in the cylinder due to the change in the throttle opening from the present to the intake valve closing timing (timing for determining the amount of air charged in the cylinder). In general, the method of calculating the in-cylinder charged air amount from the output of the
そこで、本実施形態では、過渡時の応答性を向上させるために、エアフロメータ13の出力の応答遅れを応答遅れ補償要素(位相進み補償要素)により補償し、この応答遅れ補償要素の出力をベース吸気系モデルに入力して該ベース吸気系モデルの出力であるベース筒内充填空気量Gbaseを演算する。このベース吸気系モデルの伝達関数は次の一次遅れ式で表される。
Gbase=1/(1+τIM・s)
Gbase:ベース筒内充填空気量、τIM:時定数
このベース吸気系モデルの時定数τIMは、次式で表される。
τIM=2・VIM/(Vc・η・Ne)
VIM:スロットル下流側の吸気通路の内容積、Vc:シリンダ容積、η:体積効率Ne:エンジン回転速度
ここで、体積効率ηは、吸入空気流量によって変化するため、吸入空気流量と相関関係のあるパラメータであるエンジン回転速度Neと吸気圧P(吸気圧センサ17の出力)とに基づいてマップ等により設定される。
Therefore, in this embodiment, in order to improve the response at the time of transition, the response delay of the output of the
Gbase = 1 / (1 + τIM · s)
Gbase: Base cylinder charge air amount, τIM: Time constant The time constant τIM of this base intake system model is expressed by the following equation.
τIM = 2 ・ VIM / (Vc ・ η ・ Ne)
VIM: inner volume of the intake passage on the downstream side of the throttle, Vc: cylinder volume, η: volumetric efficiency Ne: engine rotational speed Here, the volumetric efficiency η varies depending on the intake air flow rate, and is therefore correlated with the intake air flow rate. A map or the like is set based on the engine speed Ne and the intake pressure P (the output of the intake pressure sensor 17), which are parameters.
このようなベース吸気系モデルにより演算したベース筒内充填空気量Gbaseと、予測スロットル開度等から演算した筒内充填空気量の予測変化量ΔGcとを積算して、最終的な予測筒内充填空気量Gc(吸気バルブ閉タイミングで確定する筒内充填空気量)を求め、この予測筒内充填空気量Gcとエンジン回転速度等に応じて燃料噴射量を設定する。 The base in-cylinder charged air amount Gbase calculated by such a base intake system model and the estimated change amount ΔGc of the in-cylinder charged air amount calculated from the predicted throttle opening etc. are integrated to obtain the final predicted in-cylinder charging. An air amount Gc (in-cylinder charged air amount determined at the intake valve closing timing) is obtained, and a fuel injection amount is set according to the predicted in-cylinder charged air amount Gc, the engine speed, and the like.
以上説明した図2の各ブロックの機能は、図9ないし図16の各ルーチンによって実現される。以下、各ルーチンの処理内容を詳細に説明する。 The functions of the blocks in FIG. 2 described above are realized by the routines in FIGS. The processing contents of each routine will be described in detail below.
[メインルーチン]
図9のメインルーチンは、イグニッションスイッチのオン後に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップST1で、後述する図10の予測筒内充填空気量演算ルーチンを実行し、予測筒内充填空気量Gc(吸気バルブ閉タイミングで確定する筒内充填空気量)を演算する。
[Main routine]
The main routine of FIG. 9 is executed at a predetermined cycle after the ignition switch is turned on. When this routine is started, first, in step ST1, a predicted in-cylinder charged air amount calculation routine of FIG. 10 described later is executed, and the predicted in-cylinder charged air amount Gc (in-cylinder charged air amount determined at the intake valve closing timing) is executed. ) Is calculated.
この後、ステップ2に進み、基本噴射量演算ルーチン(図示せず)を実行し、予測筒内充填空気量Gcとエンジン回転速度Neに応じてマップ等により基本噴射量Tpを演算する。その後、ステップ3に進み、後述する図16の噴射量補正ルーチンを実行し、負荷変動に対する燃料補正係数Kload(加減速補正係数)、空燃比フィードバック補正係数、水温補正係数等の各種の補正係数Kcを基本噴射量Tpに乗算して最終的な燃料噴射量を求める。 Thereafter, the routine proceeds to step 2, where a basic injection amount calculation routine (not shown) is executed, and the basic injection amount Tp is calculated by a map or the like according to the predicted in-cylinder charged air amount Gc and the engine rotational speed Ne. Thereafter, the routine proceeds to step 3 where an injection amount correction routine of FIG. 16 described later is executed, and various correction coefficients Kc such as a fuel correction coefficient Kload (acceleration / deceleration correction coefficient), an air-fuel ratio feedback correction coefficient, a water temperature correction coefficient, etc. with respect to the load fluctuation. Is multiplied by the basic injection amount Tp to obtain the final fuel injection amount.
[予測筒内充填空気量演算ルーチン]
図10の予測筒内充填空気量演算ルーチンは、図9のメインルーチンのステップS1で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう予測筒内充填空気量を演算する役割を果たす。
[Predicted in-cylinder charged air amount calculation routine]
The predicted in-cylinder charged air amount calculation routine of FIG. 10 is a subroutine executed in step S1 of the main routine of FIG. 9, and plays a role of calculating the predicted in-cylinder charged air amount in the claims.
本ルーチンが起動されると、まずステップS11で、後述する図11の予測吸気圧演算ルーチンを実行し、予測吸気圧Pm(吸気バルブ閉タイミングの吸気圧)を演算する。この後、ステップS12に進み、予測吸気圧Pmを用いて、次式により予測筒内充填空気量Gcf(i)を演算する。
Gcf(i)=η・Vc・Pm/(2・R・T)[kg/rev]
η:体積効率、Vc:シリンダ容積、R:気体定数、T:吸気温度
この後、ステップS13に進み、燃料噴射量の演算タイミングから吸気バルブ閉タイミングまでの筒内充填空気量の予測変化量ΔGcを0に設定する。
When this routine is started, first, in step S11, a predicted intake pressure calculation routine of FIG. 11 described later is executed to calculate a predicted intake pressure Pm (intake pressure at the intake valve closing timing). Thereafter, the process proceeds to step S12, and the predicted in-cylinder charged air amount Gcf (i) is calculated by the following equation using the predicted intake pressure Pm.
Gcf (i) = η · Vc · Pm / (2 · R · T) [kg / rev]
η: Volumetric efficiency, Vc: Cylinder volume, R: Gas constant, T: Intake air temperature Thereafter, the process proceeds to step S13, and the predicted change amount ΔGc of the cylinder charge air amount from the calculation timing of the fuel injection amount to the intake valve closing timing Is set to 0.
それから、ステップS14に進み、ベース筒内充填空気量演算ルーチン(図示せず)を実行し、次の伝達関数によりベース筒内充填空気量Gbaseを演算する。
Gbase=1/(1+τIM・s)
ここで、τIMは時定数である。
Then, the process proceeds to step S14, where a base in-cylinder charged air amount calculation routine (not shown) is executed, and the base in-cylinder charged air amount Gbase is calculated by the following transfer function.
Gbase = 1 / (1 + τIM · s)
Here, τIM is a time constant.
上式は、説明を簡略化するために、ベース筒内充填空気量の演算式を連続系で表しているが、電子制御ユニット3は、上式を離散化した式を用いてベース筒内充填空気量Gbaseを演算する。 In order to simplify the explanation, the above formula represents the calculation formula for the amount of air charged in the base cylinder in a continuous system. The air amount Gbase is calculated.
その後、ステップS15に進み、このベース筒内充填空気量Gbaseに、上記ステップS13の予測変化量ΔGcを加算して最終的な予測筒内充填空気量Gcを求める。
Gc=Gbase+ΔGc
[予測吸気圧演算ルーチン]
図11の予測吸気圧演算ルーチンは、図10の予測筒内充填空気量演算ルーチンのステップS11で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップS111で、後述する図12の予測スロットル通過空気量演算ルーチンを実行し、予測スロットル通過空気量Ginを演算する。この後、ステップ112に進み、後述する図14の吸気系モデル時定数演算ルーチンを実行し、吸気系モデルのモデル時定数τIMを演算する。この後、ステップS113に進み、スロットル下流吸気通路内の空気量Qmを次式により演算する。
Qm(i)={Gin(i)−Qm(i−1)/τIM}・Ts+Qm(i−1)
ここで、Qm(i)は今回のスロットル下流吸気通路内の空気量、Qm(i−1)は前回のスロットル下流吸気通路内の空気量、Tsはサンプリング時間である。
Thereafter, the process proceeds to step S15, and the final predicted in-cylinder charged air amount Gc is obtained by adding the predicted change amount ΔGc in step S13 to the base in-cylinder charged air amount Gbase.
Gc = Gbase + ΔGc
[Predicted intake pressure calculation routine]
The predicted intake pressure calculation routine of FIG. 11 is a subroutine executed in step S11 of the predicted in-cylinder charged air amount calculation routine of FIG. When this routine is started, first, in step S111, a predicted throttle passage air amount calculation routine of FIG. 12 described later is executed to calculate a predicted throttle passage air amount Gin. Thereafter, the routine proceeds to step 112, where an intake system model time constant calculation routine of FIG. 14 described later is executed to calculate a model time constant τIM of the intake system model. Thereafter, the process proceeds to step S113, and the air amount Qm in the throttle downstream intake passage is calculated by the following equation.
Qm (i) = {Gin (i) -Qm (i-1) /. Tau.IM} .Ts + Qm (i-1)
Here, Qm (i) is the amount of air in the current throttle downstream intake passage, Qm (i-1) is the amount of air in the previous throttle downstream intake passage, and Ts is the sampling time.
この後、ステップS114に進み、スロットル下流吸気通路内の空気量Qmから予測吸気圧Pmを次式により演算する。
Pm=Qm・R・T/VIM
ここで、Rは気体定数、Tは吸気温度、VIMはスロットル下流吸気通路の内容積である。
Thereafter, the process proceeds to step S114, and the predicted intake pressure Pm is calculated from the air amount Qm in the throttle downstream intake passage according to the following equation.
Pm = Qm ・ R ・ T / VIM
Here, R is a gas constant, T is the intake air temperature, and VIM is the internal volume of the throttle downstream intake passage.
この後、ステップS115に進み、今回の予測吸気圧Pm(i)と前回の予測吸気圧Pm(i−1)との平均値を算出することで、予測吸気圧Pmを平均化する。
Pm(i)={Pm(i)+Pm(i−1)}/2
[予測スロットル通過空気量演算ルーチン]
図12の予測スロットル通過空気量演算ルーチンは、図11の予測吸気圧演算ルーチンのステップS111で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップS121で、後述する図13の予測スロットル開度演算ルーチンを実行し、吸気バルブ閉タイミングの予測スロットル開度θfを演算する。この後、ステップS122に進み、大気圧Pa、吸気温度T及び前回の予測吸気圧Pm(i−1)を読み込む。
Thereafter, the process proceeds to step S115, and the predicted intake pressure Pm is averaged by calculating an average value of the current predicted intake pressure Pm (i) and the previous predicted intake pressure Pm (i-1).
Pm (i) = {Pm (i) + Pm (i-1)} / 2
[Predicted throttle passage air amount calculation routine]
The predicted throttle passage air amount calculation routine of FIG. 12 is a subroutine executed in step S111 of the predicted intake pressure calculation routine of FIG. When this routine is started, first, in step S121, a predicted throttle opening degree calculation routine of FIG. 13 to be described later is executed to calculate a predicted throttle opening degree θf of the intake valve closing timing. Thereafter, the process proceeds to step S122, and the atmospheric pressure Pa, the intake air temperature T, and the previous predicted intake pressure Pm (i-1) are read.
この後、ステップS123に進み、予測スロットル通過空気量Ginを次式により演算する。 Thereafter, the process proceeds to step S123, and the predicted throttle passage air amount Gin is calculated by the following equation.
[予測スロットル開度演算ルーチン]
図13の予測スロットル開度演算ルーチンは、図12の予測スロットル通過空気量演算ルーチンのステップS121で実行されるサブルーチンであり、予測スロットル開度演算としての役割を果たす。
[Predicted throttle opening calculation routine]
The predicted throttle opening calculation routine of FIG. 13 is a subroutine executed in step S121 of the predicted throttle passage air amount calculation routine of FIG. 12, and plays a role as a predicted throttle opening calculation.
本ルーチンが起動されると、まずステップS131で、アクセル操作量等に応じて開度指令値φtotalを設定する。この際、開度指令値φtotalは、アクセル操作量に応じた要求開度φpedalと、アイドル回転速度制御(ISC)による要求開度φisc等の様々な要求開度を積算して求める。
φtotal=φpedal+φisc
この後、ステップS132に進み、スロットル開度センサ16で検出した現在のスロットル開度θを読み込んだ後、ステップS133に進み、図3に示す電子スロットルモデルの電子スロットル動特性モデル部と変化量演算部とによって開度指令値φtotalを用いてスロットル開度の予測変化量Δθを演算する。この予測変化量Δθは、燃料噴射量TAUの演算タイミング(筒内充填空気量の予測タイミング)から吸気バルブ閉タイミングまでの時間Tinjのスロットル開度の予測変化量である。
When this routine is started, first, in step S131, the opening command value φtotal is set according to the accelerator operation amount and the like. At this time, the opening command value φtotal is obtained by integrating various required openings such as the required opening φpedal corresponding to the accelerator operation amount and the required opening φisc by idle rotation speed control (ISC).
φtotal = φpedal + φisc
Thereafter, the process proceeds to step S132, the current throttle opening .theta. Detected by the
それから、ステップS134に進み、現在のスロットル開度θに予測変化量Δθを加算して予測スロットル開度θfを求める。
θf=θ+Δθ
この予測スロットル開度θfは、吸気バルブ閉タイミングの予測スロットル開度である。
Then, the process proceeds to step S134, and the predicted throttle opening θf is obtained by adding the predicted change amount Δθ to the current throttle opening θ.
θf = θ + Δθ
The predicted throttle opening degree θf is a predicted throttle opening degree at the intake valve closing timing.
[吸気系モデル時定数演算ルーチン]
図14の吸気系モデル時定数演算ルーチンは、図11の予測吸気圧演算ルーチンのステップS112で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップS141で、後述する図15の体積効率演算ルーチンを実行して、体積効率ηを演算する。この後、ステップS142に進み、モデル時定数τIMを次式により演算する。
τIM=2・VIM/(VC・η・Ne/60)
ここで、VIMはスロットル下流吸気通路の内容積(固定値)、VCはシリンダ容積(固定値)、Neはエンジン回転速度(rpm)である。
[Intake system model time constant calculation routine]
The intake system model time constant calculation routine of FIG. 14 is a subroutine executed in step S112 of the predicted intake pressure calculation routine of FIG. When this routine is started, first, in step S141, a volumetric efficiency calculation routine of FIG. 15 described later is executed to calculate volumetric efficiency η. Thereafter, the process proceeds to step S142, and the model time constant τIM is calculated by the following equation.
τIM = 2 · VIM / (VC · η · Ne / 60)
Here, VIM is the internal volume (fixed value) of the throttle downstream intake passage, VC is the cylinder volume (fixed value), and Ne is the engine speed (rpm).
[体積効率演算ルーチン]
図15の体積効率演算ルーチンは、図14の吸気系モデル時定数演算ルーチンのステップS141で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップS151で、前回の吸気圧Pm(i−1)、大気圧Pa、吸気温度T、エンジン回転速度Ne、バルブタイミングVVT、冷却水温THWを読み込む。
[Volume efficiency calculation routine]
The volumetric efficiency calculation routine of FIG. 15 is a subroutine executed in step S141 of the intake system model time constant calculation routine of FIG. When this routine is started, first, in step S151, the previous intake pressure Pm (i-1), atmospheric pressure Pa, intake air temperature T, engine speed Ne, valve timing VVT, and cooling water temperature THW are read.
この後、ステップS152に進み、Pm/Pa、エンジン回転速度Ne、バルブタイミングVVTをパラメータとする体積効率マップを検索して、現在のエンジン運転状態に応じた基本体積効率ηrを演算し、この基本体積効率ηrを冷却水温THWに応じた補正値で補正して体積効率ηを求める。 Thereafter, the process proceeds to step S152, where a volumetric efficiency map using Pm / Pa, engine rotational speed Ne, and valve timing VVT as parameters is retrieved to calculate a basic volumetric efficiency ηr corresponding to the current engine operating state. The volumetric efficiency ηr is corrected with a correction value corresponding to the cooling water temperature THW to obtain the volumetric efficiency η.
[噴射量補正ルーチン]
図16の噴射量補正ルーチンは、図9のメインルーチンのステップS3で実行されるサブルーチンであり、基本噴射量演算ルーチン(図示せず)と共に燃料噴射量演算手段としての役割を果たす。
[Injection amount correction routine]
The injection amount correction routine of FIG. 16 is a subroutine executed in step S3 of the main routine of FIG. 9, and serves as a fuel injection amount calculation means together with a basic injection amount calculation routine (not shown).
本ルーチンが起動されると、まずステップS31で、アクセル操作による負荷変動(筒内充填空気量の変動)であるか否かを、例えばアクセル操作量が設定値以上であるか否か、又は、アクセル操作量の変化量が設定値以上であるか否かによって判定する。もし、アクセル操作による負荷変動と判定されれば、ステップS32に進み、負荷変動(筒内充填空気量の変動)に対する燃料補正係数Kloadを小さい値K1に設定する。この理由は、本実施形態の筒内充填空気量の演算方法では、アクセル操作による負荷変動(筒内充填空気量の変動)を精度良く予測することができるため、燃料噴射量に対する補正を少なくすることができるためである。 When this routine is started, first, in step S31, it is determined whether or not there is a load fluctuation (fluctuation in the in-cylinder charged air amount) due to an accelerator operation. The determination is made based on whether or not the amount of change in the accelerator operation amount is equal to or greater than a set value. If it is determined that the load is changed due to the accelerator operation, the process proceeds to step S32, and the fuel correction coefficient Kload for the load change (change in the in-cylinder charged air amount) is set to a small value K1. The reason for this is that, in the method for calculating the in-cylinder charged air amount of the present embodiment, the load fluctuation (fluctuation in the in-cylinder charged air quantity) due to the accelerator operation can be accurately predicted, and therefore the correction for the fuel injection quantity is reduced. Because it can.
この場合、アクセルペダル24の過度の踏み込みによって急発進するような内燃機関の低回転・高負荷運転状態を除く走行状態での燃料噴射量の制御は、アクセルペダルの操作量より算出されたスロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度を予測し、このスロットル開度より予測された筒内充填空気量に基づいて行われる。そして、このときの燃料噴射量に対する補正は、低回転・高負荷状態を除く走行状態でのアクセルペダル24の踏込量(アクセル操作量)より算出されたスロットルバルブ14の開度指令値に基づいて変更されるスロットル開度の動作時点(変更時点)を起点とするタイミングで実行されている。
In this case, the control of the fuel injection amount in the traveling state excluding the low rotation / high load operation state of the internal combustion engine that suddenly starts by excessive depression of the
一方、アクセル操作による負荷変動でないと判定された場合(例えば自動変速機をニュートラルレンジからドライブレンジにシフトした時や、パワーステアリング、ブレーキ、エアコン等による負荷変動の場合)には、ステップS33に進み、負荷変動に対する燃料補正係数Kloadを大きい値K2に設定する。この理由は、アクセル操作以外の要因による負荷変動は、アクセル操作量からは予測できないため、アクセル操作以外の要因による負荷変動に対しては、燃料噴射量に対する補正を多くすることが望ましいためである。 On the other hand, when it is determined that there is no load fluctuation due to the accelerator operation (for example, when the automatic transmission is shifted from the neutral range to the drive range, or when the load fluctuation is caused by power steering, brake, air conditioner, etc.), the process proceeds to step S33. Then, the fuel correction coefficient Kload for the load fluctuation is set to a large value K2. The reason for this is that load fluctuations due to factors other than the accelerator operation cannot be predicted from the accelerator operation amount, and therefore it is desirable to increase the correction to the fuel injection amount for load fluctuations due to factors other than the accelerator operation. .
以上のようにして、ステップS32又はS33で、負荷変動に対する燃料補正係数Kloadを決定した後、ステップS34に進み、負荷変動以外の要因に対する各種の燃料補正係数Kc(例えば空燃比フィードバック補正係数、水温補正係数、学習補正係数等)を演算し、次のステップS35で、基本噴射量Tp、および燃料補正係数Kload,Kcを用いて、最終的な燃料噴射量(噴射パルス幅)TAUを次式により演算する。
TAU=Tp×Kload×Kc
以上説明した各ルーチンによって演算した予測スロットル開度と予測筒内充填空気量の挙動の一例を図17のタイムチャートに示している。エンジン運転中は、アクセル操作量等に応じて開度指令値φtotalを設定している。
As described above, after determining the fuel correction coefficient Kload for load fluctuation in step S32 or S33, the process proceeds to step S34, and various fuel correction coefficients Kc (for example, air-fuel ratio feedback correction coefficient, water temperature, etc.) for factors other than load fluctuation. Correction coefficient, learning correction coefficient, etc.) are calculated, and in the next step S35, the final fuel injection amount (injection pulse width) TAU is calculated by the following equation using the basic injection amount Tp and the fuel correction factors Kload, Kc. Calculate.
TAU = Tp × Kload × Kc
An example of the behavior of the predicted throttle opening calculated by each routine described above and the predicted in-cylinder charged air amount is shown in the time chart of FIG. During engine operation, the opening command value φtotal is set according to the accelerator operation amount and the like.
この開度指令値φtotalに基づいて図3の電子スロットルモデルによりスロットル開度の予測変化量Δθを演算し、この予測変化量Δθを現在のスロットル開度θ(スロットル開度センサ16の出力)に加算して、吸気バルブ閉タイミングの予測スロットル開度θfを求める。そして、この予測スロットル開度θfを用いて図4の吸気系モデルにより仮の予測筒内充填空気量Gcfを演算し、これを微分・積分処理して吸気バルブ閉タイミングまでの筒内充填空気量の予測変化量ΔGcを演算する。この予測変化量ΔGcをベース吸気系モデルにより演算したベース筒内充填空気量Gbaseに加算して、最終的な予測筒内充填空気量Gc(吸気バルブ閉タイミングで確定する筒内充填空気量)を求める。これにより、筒内充填空気量Gcを精度良く予測することが可能となり、過渡時の空燃比制御精度を向上させることができることになる。 Based on this opening command value φtotal, a predicted change amount Δθ of the throttle opening is calculated by the electronic throttle model of FIG. 3, and this predicted change amount Δθ is converted to the current throttle opening θ (output of the throttle opening sensor 16). The predicted throttle opening θf at the intake valve closing timing is obtained by addition. Then, using this predicted throttle opening θf, a temporary predicted in-cylinder charged air amount Gcf is calculated by the intake system model of FIG. 4, and this is differentiated and integrated to obtain the in-cylinder charged air amount up to the intake valve closing timing. The predicted change amount ΔGc is calculated. This predicted change amount ΔGc is added to the base in-cylinder charged air amount Gbase calculated by the base intake system model to obtain the final predicted in-cylinder charged air amount Gc (cylinder charged air amount determined at the intake valve closing timing). Ask. As a result, the cylinder charge air amount Gc can be accurately predicted, and the air-fuel ratio control accuracy at the time of transition can be improved.
そして、本発明の特徴部分として、図18に示すように、アクセルペダル24の過度の踏み込みによって急発進するようなエンジン1の低回転・高負荷運転状態では、そのときのアクセル操作量を検出したアクセルセンサ25からの電圧信号より算出されたスロットルバルブ14の開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した第2番気筒♯2および次点の第1番気筒♯1への筒内充填空気量に基づく燃料噴射量が、急発進時のアクセルペダル24の踏み込み時点P(操作時点)を起点とする減量タイミングで補正されている。
As a characteristic part of the present invention, as shown in FIG. 18, in the low rotation / high load operation state of the
ここで、アクセルペダル24の過度の踏み込みによって急発進するようなエンジン1の低回転・高負荷運転状態での燃料噴射量の補正手順を図19のフローチャートに基づいて説明する。
Here, a procedure for correcting the fuel injection amount in the low rotation / high load operation state of the
先ず、図19のフローチャートのステップST51において、エンジン1がアイドル状態にあり、かつスピードが0km/hとなる信号待ちなどの停車状態であるか否かを判定する。このステップST51の判定が、信号待ちなどの停車状態であるYESの場合には、ステップST52において、アクセルペダル24の開度が所定値よりも大でかつアクセルペダル24の変化量が所定値よりも大であるか否か、つまりアクセルペダル24の過度の踏み込みによる急発進であるか否かを判定する。そして、このステップST52の判定が、急発進であるYESの場合には、ステップST53において、減量実行カウンタの値を2に設定する。
First, in step ST51 of the flowchart of FIG. 19, it is determined whether or not the
その後、ステップST51の判定が信号待ちなどの停車状態でないNOの場合、およびステップST52の判定が急発進でないNOの場合と共に、ステップST54において、いずれかの気筒の燃料噴射弁19が燃料噴射タイミングであるか否かを判定し、燃料噴射タイミングでないときはそのまま制御を終了する一方、いずれかの気筒の燃料噴射弁が燃料噴射タイミングであれば、ステップST55に進む。
Thereafter, in step ST54, when the determination in step ST51 is NO when the vehicle is not stopped, such as waiting for a signal, and when the determination in step ST52 is NO, the
そして、ステップST55において、減量実行カウンタの値が0でないか否かを判定する。このステップST55の判定が、減量実行カウンタの値が0でないYESの場合には、ステップST56において、該当する気筒の燃料噴射弁19(図18では第2気筒♯2の燃料噴射弁19)の燃料噴射量を所定量減量する補正を行って燃料噴射した後、ステップST57で、減量実行カウンタの値を1つ減算する。この場合、減量実行カウンタの値が1つ減算されて1となるため、再度ステップST51からステップST54およびステップST55を経て、ステップST56で、第2気筒♯2の次に該当する第1気筒♯1の燃料噴射弁19の燃料噴射量を所定量減量する補正を行って燃料噴射した後、ステップST57で、減量実行カウンタの値を1つ減算して0とする。
In step ST55, it is determined whether or not the value of the weight reduction execution counter is not zero. If the determination in step ST55 is YES when the value of the reduction execution counter is not 0, the fuel of the
一方、上記ステップST55の判定が、減量実行カウンタの値が0であるNOの場合には、ステップST58において、燃料噴射量を減量する補正を行わずに通常の燃料噴射量で燃料噴射する。 On the other hand, if the determination in step ST55 is NO where the value of the decrease execution counter is 0, in step ST58, fuel is injected at the normal fuel injection amount without performing the correction for decreasing the fuel injection amount.
したがって、上記実施形態では、アクセルペダル24の過度の踏み込み操作によって開度が所定値よりも大でかつ変化量が所定値よりも大となる急発進時に、そのときのアクセルペダル24の操作量より算出されたスロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒(図18では第2気筒♯2)の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量がアクセルペダル24の踏み込み時点を起点とする減量タイミングで補正されるので、スロットル開度の動作時点を起点とする減量タイミングで該当する気筒の燃料噴射量を補正するもののような遅れが生じることはなく、エンジン1の低回転・高負荷運転時においても該当する気筒の燃料噴射量の補正が十分に間に合うことになる。しかも、急発進時に減量実行カウンタの値が2に設定され、その値が1つずつ減算されて0になるまで該当する気筒(第2および第1気筒♯2,♯1)の燃料噴射弁19の燃料噴射量を所定量減量する補正が行われることになる。これにより、エアモデルを用いた制御であってもプレイグなどの異常燃焼を効果的に抑制することができる。
Therefore, in the above embodiment, at the time of sudden start when the opening degree is larger than the predetermined value and the change amount is larger than the predetermined value due to excessive depression of the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、急発進時に減量実行カウンタの値を2に設定し、その値が1つずつ減算されて0になるまで該当する気筒(第2および第1気筒♯2,♯1)の燃料噴射弁19の燃料噴射量を所定量減量する補正を行うようにしたが、アクセル操作時点を起点とする減量タイミングで補正される燃料噴射量が、スロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量が実際のスロットルバルブの開度に基づいて補正された燃料噴射量となるまで、該当する気筒の数を増やして何回でも継続して減量されるようにしてもよい。この場合には、エンジンの低回転・高負荷運転時において該当する気筒の燃料噴射量の補正が継続して円滑に行われ、エアモデル制御によるプレイグなどの異常燃焼をより効果的に抑制することが可能となる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The other various modifications are included. For example, in the above-described embodiment, the value of the weight reduction execution counter is set to 2 at the time of sudden start, and the corresponding cylinder (second and
1 エンジン(内燃機関)
14 スロットルバルブ
15 モータ(スロットルアクチュエータ)
24 アクセルペダル
1 engine (internal combustion engine)
14 Throttle valve 15 Motor (throttle actuator)
24 Accelerator pedal
Claims (2)
車体停止状態からのアクセルペダルの操作量が所定値以上となる急発進時、そのときのアクセルペダルの操作量より算出されたスロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量は、アクセルペダルの操作時点を起点とする減量タイミングで補正されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。 In an internal combustion engine equipped with an electronic throttle system that controls the throttle opening by driving the throttle valve with a throttle actuator, the subsequent throttle opening is determined based on the throttle valve opening command value calculated from the operation amount of the accelerator pedal. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, which predicts and controls the fuel injection amount based on the in-cylinder charged air amount of the corresponding cylinder predicted from the throttle opening,
Predicted from the subsequent throttle opening based on the throttle valve opening command value calculated from the accelerator pedal operation amount at the time of sudden start when the accelerator pedal operation amount from the vehicle stop state exceeds a predetermined value A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection amount based on the cylinder air charge amount of the corresponding cylinder is corrected at a reduction timing starting from the time when the accelerator pedal is operated.
アクセルペダルの操作時点を起点とする減量タイミングで補正される燃料噴射量は、スロットルバルブの開度指令値に基づいてその後のスロットル開度より予測した該当する気筒の筒内充填空気量に基づく燃料噴射量が実際のスロットルバルブの開度に基づいて補正された燃料噴射量となるまで、継続して補正されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。 In the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel injection amount corrected at the reduction timing starting from the accelerator pedal operation time is the fuel based on the in-cylinder charged air amount of the corresponding cylinder predicted from the subsequent throttle opening based on the throttle valve opening command value. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection amount is continuously corrected until the fuel injection amount is corrected based on the actual opening of the throttle valve.
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