JP2010007581A - Air fuel ratio control device - Google Patents

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JP2010007581A JP2008168636A JP2008168636A JP2010007581A JP 2010007581 A JP2010007581 A JP 2010007581A JP 2008168636 A JP2008168636 A JP 2008168636A JP 2008168636 A JP2008168636 A JP 2008168636A JP 2010007581 A JP2010007581 A JP 2010007581A
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Sakanori Moriya
栄記 守谷
Hiromichi Yasuda
宏通 安田
Soichiro Tanaka
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To execute quickly the lean limit control of an air-fuel ratio while inhibiting the deterioration of drivability as much as possible. <P>SOLUTION: A temporary throttle opening determination means B21 determines a temporary throttle opening TAtmp based on an acceleration operation quantity PA acquired by an accelerator operation quantity acquisition means B1. A temporary intake air quantity corresponding value determination means B22 determines a value KLtmp equivalent to a cylinder intake air quantity when an actual throttle opening is adjusted to TAtmp. A fuel injection quantity calculation means B24 determines a fuel injection quantity TAU based on KLtmp. A combustion state index number acquisition means B4 acquires a combustion rate MFB30. A target throttle opening determination means B5 determines a target throttle opening TAtgt necessary for making MFB 30 coincide with a target combustion rate MFB30tgt while using a feed-forward learning value A/Fff acquired by a temporary lean limit value acquisition means B6. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の空燃比をリーンリミット(正常に燃焼可能なリーン側の限界空燃比)に向けて制御する、空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus that controls an air-fuel ratio of an internal combustion engine toward a lean limit (a lean-side limit air-fuel ratio that can be normally combusted).

この種の装置は、気筒内(燃焼室内)に供給される燃料混合気の空燃比を極力リーン側にフィードバック制御することで、燃費の向上やNOx(窒素酸化物)の低減を図るように構成されている。この種の装置としては、例えば、特開平5−321726号公報、特開2004−156505号公報、特開2007−32531号公報、等に開示されたものが知られている。   This type of device is configured to improve fuel efficiency and reduce NOx (nitrogen oxide) by feedback control of the air-fuel ratio of the fuel mixture supplied into the cylinder (combustion chamber) to the lean side as much as possible. Has been. As this type of apparatus, for example, those disclosed in JP-A-5-321726, JP-A-2004-156505, JP-A-2007-32531, and the like are known.

特開平5−321726号公報等に開示されているように、この種の装置のほとんどのものは、トルク変動量を取得して、このトルク変動量に基づいて、燃料混合気の空燃比をリーン側にフィードバック制御するようになっている。具体的には、かかる装置は、取得した吸入空気量に基づいて燃料噴射量を決定するとともに、上述のトルク変動量が所定の判定値と一致するように前記燃料噴射量を変更することにより、空燃比を極力リーン側に移行させるようになっている。   As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-321726, etc., most devices of this type obtain a torque fluctuation amount, and based on the torque fluctuation amount, lean the air-fuel ratio of the fuel mixture. Feedback control is performed on the side. Specifically, the apparatus determines the fuel injection amount based on the acquired intake air amount, and changes the fuel injection amount so that the above-described torque fluctuation amount matches a predetermined determination value. The air-fuel ratio is shifted to the lean side as much as possible.

また、特開2007−32531号公報に開示された装置は、上述の構成におけるトルク変動量に代えて、筒内圧センサの出力によって得られた筒内圧力に基づいて、リーンリミット制御を行うようになっている。具体的には、かかる装置においては、筒内圧力の最大値が生じるクランク角が所定範囲内にある場合は未だ前記リーンリミットに達していないと判断され、この場合、空燃比がさらにリーンとなるように前記燃料噴射量が制御される。
特開平5−321726号公報 特開2004−156505号公報 特開2007−32531号公報(段落[0093]ないし[0099]及び図14)
Further, the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-32531 performs lean limit control based on the in-cylinder pressure obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor, instead of the torque fluctuation amount in the above-described configuration. It has become. Specifically, in such a device, when the crank angle at which the maximum value of the in-cylinder pressure occurs is within a predetermined range, it is determined that the lean limit has not yet been reached, and in this case, the air-fuel ratio further becomes lean. Thus, the fuel injection amount is controlled.
JP-A-5-321726 JP 2004-156505 A JP 2007-32531 A (paragraphs [0093] to [0099] and FIG. 14)

しかしながら、この種の装置における従来のものは、リーンリミット制御の際、上述のように、取得された吸入空気量に基づいて決定される燃料噴射量を減量することにより、空燃比をリーン化している。よって、従来の装置においては、アクセル操作量が一定であっても、空燃比をリーン化する際に、燃焼に寄与する燃料の量が減少する。その結果、機関発生トルクが比較的大きく減少することとなり、運転者が違和感を覚えるという問題がある。   However, in the conventional apparatus of this type, the lean air-fuel ratio is reduced by reducing the fuel injection amount determined based on the acquired intake air amount as described above during the lean limit control. Yes. Therefore, in the conventional apparatus, even when the accelerator operation amount is constant, the amount of fuel contributing to combustion is reduced when the air-fuel ratio is made lean. As a result, the engine-generated torque is relatively reduced, and there is a problem that the driver feels uncomfortable.

本発明は上記課題に対処するようになされたものである。本発明の目的は、ドライバビリティが損なわれることを可及的に抑制しつつ空燃比を迅速にリーンリミット制御することが可能な、内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to cope with the above problems. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can quickly perform lean limit control of the air-fuel ratio while suppressing the loss of drivability as much as possible.

本発明の空燃比制御装置は、内燃機関の空燃比をリーンリミットに向けて制御するように構成されていて、アクセル操作量取得手段と、燃料噴射量決定手段と、燃料噴射手段と、燃焼状態指標値取得手段と、暫定リーンリミット値取得手段と、目標スロットル開度決定手段と、スロットルバルブ制御手段と、を備えている。これらの各手段は、以下の如く動作するようになっている。   An air-fuel ratio control apparatus of the present invention is configured to control an air-fuel ratio of an internal combustion engine toward a lean limit, and includes an accelerator operation amount acquisition means, a fuel injection amount determination means, a fuel injection means, a combustion state Index value acquisition means, provisional lean limit value acquisition means, target throttle opening determination means, and throttle valve control means are provided. Each of these means operates as follows.

前記アクセル操作量取得手段は、アクセル操作量(運転者によるアクセルペダルの操作量)を取得する。前記燃料噴射量決定手段は、前記アクセル操作量取得手段によって取得された前記アクセル操作量と、所定の基準空燃比と、に基づいて、燃料噴射量を決定する。前記燃料噴射手段は、前記燃料噴射量決定手段によって決定された前記燃料噴射量の燃料を、燃料噴射器に噴射させる。   The accelerator operation amount acquisition means acquires an accelerator operation amount (an operation amount of an accelerator pedal by a driver). The fuel injection amount determination means determines a fuel injection amount based on the accelerator operation amount acquired by the accelerator operation amount acquisition means and a predetermined reference air-fuel ratio. The fuel injection unit causes a fuel injector to inject the fuel of the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination unit.

前記燃料噴射量決定手段は、暫定スロットル開度決定手段と、空気量推定手段と、燃料噴射量算出手段と、を含み得る。   The fuel injection amount determining means may include provisional throttle opening degree determining means, air amount estimating means, and fuel injection amount calculating means.

前記暫定スロットル開度決定手段は、前記アクセル操作量取得手段によって取得された前記アクセル操作量に基づいて、暫定スロットル開度を決定する。この暫定スロットル開度は、前記アクセル操作量が大きいほど大きくなるように決定される。   The temporary throttle opening determining means determines the temporary throttle opening based on the accelerator operation amount acquired by the accelerator operation amount acquiring means. The temporary throttle opening is determined so as to increase as the accelerator operation amount increases.

前記空気量推定手段は、暫定吸入空気量対応値を、前記暫定スロットル開度に基づいて推定する。この暫定吸入空気量対応値は、実際の前記スロットルバルブの前記開度が前記暫定スロットル開度であると仮定した場合に、前記内燃機関の気筒内に吸入される空気量に対応する値である。この暫定吸入空気量対応値は、吸入空気量そのものであってもよく、吸入空気量に比例した値(例えば、各気筒の吸入空気量を各気筒の最大容積で除した値)であってもよい。   The air amount estimation means estimates a provisional intake air amount correspondence value based on the provisional throttle opening. This provisional intake air amount corresponding value is a value corresponding to the amount of air sucked into the cylinder of the internal combustion engine, assuming that the actual opening of the throttle valve is the provisional throttle opening. . The provisional intake air amount corresponding value may be the intake air amount itself or a value proportional to the intake air amount (for example, a value obtained by dividing the intake air amount of each cylinder by the maximum volume of each cylinder). Good.

前記燃料噴射量算出手段は、前記空気量推定手段によって推定された前記暫定吸入空気量対応値に対応する量の空気が前記気筒内に吸入されると仮定した場合に同気筒内に形成される燃料混合気の空燃比が前記基準空燃比と一致するように、前記燃料噴射量を算出する。   The fuel injection amount calculating means is formed in the cylinder when it is assumed that an amount of air corresponding to the provisional intake air amount corresponding value estimated by the air amount estimating means is sucked into the cylinder. The fuel injection amount is calculated so that the air-fuel ratio of the fuel mixture coincides with the reference air-fuel ratio.

前記燃焼状態指標値取得手段は、燃焼状態指標値を取得する。この燃焼状態指標値は、前記燃料噴射器における前記燃料噴射量の前記燃料の噴射により前記気筒内に形成された燃料混合気の燃焼状態(燃焼の進行状態)を示す値である。例えば、この燃焼状態指標値としては、所定クランク角における前記燃料混合気中の前記燃料の燃焼割合が用いられ得る。この燃料割合は、前記気筒内の圧力に基づいて取得される。この場合、前記燃焼状態指標値取得手段は、燃焼割合取得手段とも称され得る。   The combustion state index value acquisition unit acquires a combustion state index value. The combustion state index value is a value indicating the combustion state (combustion progress state) of the fuel mixture formed in the cylinder by the fuel injection of the fuel injection amount in the fuel injector. For example, as the combustion state index value, the combustion ratio of the fuel in the fuel mixture at a predetermined crank angle can be used. This fuel ratio is acquired based on the pressure in the cylinder. In this case, the combustion state index value acquisition unit may also be referred to as a combustion ratio acquisition unit.

前記目標スロットル開度決定手段は、スロットルバルブの開度の目標値である目標スロットル開度を決定する。この目標スロットル開度は、前記燃焼状態指標値取得手段による前記燃焼状態指標値の取得値である燃焼状態指標取得値が所定の燃焼状態指標目標値と一致するように、前記燃焼状態指標取得値と前記燃焼状態指標目標値とに基づいて設定される。前記スロットルバルブ制御手段は、前記スロットルバルブの前記開度が前記目標スロットル開度と一致するように、同スロットルバルブを制御する。   The target throttle opening determining means determines a target throttle opening that is a target value of the throttle valve opening. The target throttle opening is determined so that the combustion state index acquisition value, which is the acquired value of the combustion state index value by the combustion state index value acquisition means, matches a predetermined combustion state index target value. And the combustion state index target value. The throttle valve control means controls the throttle valve so that the opening of the throttle valve coincides with the target throttle opening.

前記目標スロットル開度決定手段は、空燃比対応値算出手段と、目標スロットル開度算出手段と、を備え得る。   The target throttle opening degree determining means may comprise air-fuel ratio corresponding value calculating means and target throttle opening degree calculating means.

前記空燃比対応値算出手段は、前記燃焼状態指標取得値と前記燃焼状態指標目標値とに基づいて、空燃比対応値を算出する。この空燃比対応値は、前記燃焼状態指標取得値を前記燃焼状態指標目標値と一致させるために前記気筒内に形成すべき前記燃料混合気の空燃比に対応する値である。なお、この空燃比対応値は、前記燃焼状態指標取得値を前記燃焼状態指標目標値と一致させるための空燃比(目標空燃比)そのものであってもよく、そのような空燃比を得るための空燃比の補正値であってもよい。   The air-fuel ratio corresponding value calculating means calculates an air-fuel ratio corresponding value based on the combustion state index acquisition value and the combustion state index target value. The air-fuel ratio corresponding value is a value corresponding to the air-fuel ratio of the fuel mixture to be formed in the cylinder in order to make the combustion state index acquisition value coincide with the combustion state index target value. The air-fuel ratio correspondence value may be the air-fuel ratio (target air-fuel ratio) itself for making the combustion state index acquired value coincide with the combustion state index target value. It may be a correction value for the air-fuel ratio.

前記目標スロットル開度算出手段は、前記空気量推定手段によって推定された前記暫定吸入空気量対応値と、前記空燃比対応値とに基づいて、前記目標スロットル開度を算出する。   The target throttle opening calculating means calculates the target throttle opening based on the provisional intake air amount corresponding value estimated by the air amount estimating means and the air-fuel ratio corresponding value.

前記暫定リーンリミット値取得手段は、暫定リーンリミット値を取得する。この暫定リーンリミット値は、前記リーンリミットの近傍(好ましくは同リーンリミットよりも若干リッチ側)と推定される空燃比に対応する値である。本発明においては、この暫定リーンリミット値と、前記燃焼状態指標取得値と、前記燃焼状態指標目標値と、に基づいて、前記目標スロットル開度が設定される。すなわち、前記目標スロットル開度決定手段による、前記燃焼状態指標取得値と前記燃焼状態指標目標値とに基づく前記スロットルバルブの前記開度のフィードバック制御に対して、前記暫定リーンリミット値は、フィードフォワード値あるいは学習値として機能する。   The provisional lean limit value acquisition means acquires a provisional lean limit value. The provisional lean limit value is a value corresponding to an air-fuel ratio estimated to be close to the lean limit (preferably slightly richer than the lean limit). In the present invention, the target throttle opening is set based on the provisional lean limit value, the combustion state index acquisition value, and the combustion state index target value. That is, for the feedback control of the opening degree of the throttle valve based on the combustion state index acquisition value and the combustion state index target value by the target throttle opening degree determining means, the provisional lean limit value is feedforward Functions as a learning value.

例えば、前記暫定リーンリミット値取得手段は、複数の空燃比に対応する前記燃料混合気の状態を取得することで、前記暫定リーンリミット値を取得する。具体的には、前記暫定リーンリミット値取得手段は、複数の空燃比にて前記気筒内の圧力に基づいて少なくとも膨張行程(好ましくは圧縮行程及び膨張行程)における比熱比を取得することで、空燃比変化に伴う同行程における比熱比の変化態様を推定し、この推定結果に基づいて前記暫定リーンリミット値を取得する。なお、前記暫定リーンリミット値の取得は、例えば、前記内燃機関の始動後であって所定のリーンリミット制御条件の成立前に行われ得る。かかる暫定リーンリミット値の取得は、以下の知見に基づくものである。   For example, the provisional lean limit value acquisition unit acquires the provisional lean limit value by acquiring the state of the fuel mixture corresponding to a plurality of air-fuel ratios. Specifically, the provisional lean limit value acquisition means acquires the specific heat ratio at least in the expansion stroke (preferably the compression stroke and the expansion stroke) based on the pressure in the cylinder at a plurality of air-fuel ratios, A change mode of the specific heat ratio in the same stroke accompanying the change in the fuel ratio is estimated, and the provisional lean limit value is acquired based on the estimation result. The provisional lean limit value can be acquired, for example, after the internal combustion engine is started and before a predetermined lean limit control condition is established. The acquisition of the provisional lean limit value is based on the following knowledge.

すなわち、膨張行程においては、空燃比がリーンになるにつれて、燃焼が緩慢となってNOxやCO等の熱容量の大きなガスが減少するとともに空気の割合が高くなる。よって、空燃比がリーンになるにつれて、前記気筒内のガス(以下、「筒内ガス」と称する。)の比熱比は、所定の態様で、空気の比熱比(約1.403)に近づく。ここで、空燃比がリーンになり過ぎた所定の領域においては、失火等が発生する。このため、空燃比変化に伴う前記筒内ガスの比熱比の変化の態様が、当該領域とそれ以外とで異なることとなる。例えば、失火が発生すると、膨張行程における前記筒内ガスの比熱比が、圧縮行程における未燃の燃料混合気の比熱比と等しくなる。そこで、例えば前記基準空燃比を変化させる等により燃料混合気の空燃比を複数に設定しつつ、膨張行程や圧縮行程における前記筒内ガスの比熱比を取得することで、空燃比変化に伴う前記筒内ガスの比熱比の変化態様を(関数近似等により)推定し、この推定結果に基づいて、前記暫定リーンリミット値が取得される。 That is, in the expansion stroke, as the air-fuel ratio becomes leaner, the combustion becomes slower and the gas with a large heat capacity such as NOx and CO 2 decreases and the ratio of air increases. Therefore, as the air-fuel ratio becomes leaner, the specific heat ratio of the gas in the cylinder (hereinafter referred to as “in-cylinder gas”) approaches the specific heat ratio of air (about 1.403) in a predetermined manner. Here, misfiring or the like occurs in a predetermined region where the air-fuel ratio becomes too lean. For this reason, the aspect of the change in the specific heat ratio of the in-cylinder gas accompanying the change in the air-fuel ratio differs between the region and the other regions. For example, when misfire occurs, the specific heat ratio of the in-cylinder gas in the expansion stroke becomes equal to the specific heat ratio of the unburned fuel mixture in the compression stroke. Therefore, for example, by obtaining the specific heat ratio of the in-cylinder gas in the expansion stroke and the compression stroke while setting the air-fuel ratio of the fuel mixture to plural by changing the reference air-fuel ratio, etc. A change mode of the specific heat ratio of the in-cylinder gas is estimated (by function approximation or the like), and the provisional lean limit value is acquired based on the estimation result.

前記内燃機関に複数の前記気筒が設けられている場合、前記暫定リーンリミット値取得手段が、複数の前記気筒のそれぞれについて前記暫定リーンリミット値を取得するとともに、前記目標スロットル開度決定手段が、複数の前記気筒に対応する複数の前記暫定リーンリミット値のうちの最低値に基づいて、前記目標スロットル開度を決定することが好適である。   When the internal combustion engine is provided with a plurality of cylinders, the provisional lean limit value acquisition unit acquires the provisional lean limit value for each of the plurality of cylinders, and the target throttle opening determination unit includes: It is preferable to determine the target throttle opening based on the lowest value among the plurality of provisional lean limit values corresponding to the plurality of cylinders.

上述の構成を備えた本発明の空燃比制御装置においては、アクセル操作量に応じた量の燃料が噴射されるとともに、前記燃焼状態指標取得値と前記燃焼状態指標目標値とに基づく前記スロットルバルブの前記開度のフィードバック制御によってリーンリミット制御が行われる。   In the air-fuel ratio control apparatus of the present invention having the above-described configuration, an amount of fuel corresponding to the accelerator operation amount is injected, and the throttle valve based on the combustion state index acquisition value and the combustion state index target value The lean limit control is performed by the feedback control of the opening.

したがって、本発明によれば、運転者の違和感を可及的に抑制しつつ、リーンバーン(リーンリミット)運転を行うことができる。また、過渡運転時等において吸入空気量を精度良く推定できない場合であっても、機関発生トルクの変動を抑制しながら空燃比をリーン化することができる。   Therefore, according to the present invention, lean burn (lean limit) driving can be performed while suppressing the driver's uncomfortable feeling as much as possible. Even when the intake air amount cannot be accurately estimated during transient operation or the like, the air-fuel ratio can be made lean while suppressing fluctuations in engine-generated torque.

ここで、本発明においては、前記暫定リーンリミット値を(フィードフォワード値あるいは学習値として)用いることで、リーンリミット制御の応答性が向上する。したがって、リーンリミット制御による燃費向上効果が、上述の従来技術よりもさらに良好に得られる。   Here, in the present invention, the responsiveness of the lean limit control is improved by using the provisional lean limit value (as a feedforward value or a learning value). Therefore, the fuel efficiency improvement effect by lean limit control can be obtained even better than the above-described conventional technology.

また、前記内燃機関に複数の前記気筒が設けられている場合に、各気筒に対応する複数の前記暫定リーンリミット値のうちの最低値に基づいてリーンリミット制御が行われる。すなわち、複数の前記気筒のうちの、最も燃焼が緩慢なものを代表気筒とし、この代表気筒に基づいてリーンリミット制御が行われる。これにより、制御負荷(演算処理負荷)が軽減される。   Further, when the plurality of cylinders are provided in the internal combustion engine, lean limit control is performed based on the lowest value among the plurality of provisional lean limit values corresponding to each cylinder. That is, among the plurality of cylinders, the slowest combustion is set as a representative cylinder, and lean limit control is performed based on the representative cylinder. Thereby, the control load (calculation processing load) is reduced.

以下、本発明の一実施形態(本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態)について、図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention (an embodiment which is considered best by the applicant at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.

なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。   In addition, the description about the following embodiment is specific to the extent possible, merely an example of the embodiment of the present invention in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in. Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. Modifications to the embodiments are listed together at the end, as insertions during the description of the embodiment impede understanding of the description of the consistent embodiment.

<システムの構成>
図1は、ピストン往復動型の火花点火式複数気筒(4気筒)4サイクルエンジン1(以下、単に「エンジン1」と称する。)と、本発明の一実施形態である空燃比制御装置2(以下、単に「制御装置2」と称する。)と、を含むシステムS(車両)の概略構成を示す図である。なお、図1には、エンジン1の特定の気筒における、気筒配列方向と直交する面による断面図が示されている(他の気筒における構成も同様であるものとする。)。
<System configuration>
FIG. 1 shows a piston reciprocating spark-ignition multi-cylinder (four-cylinder) four-cycle engine 1 (hereinafter simply referred to as “engine 1”), and an air-fuel ratio control apparatus 2 (one embodiment of the present invention). FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a system S (vehicle) including “hereinafter referred to simply as“ control device 2 ”. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a specific cylinder of the engine 1 by a plane orthogonal to the cylinder arrangement direction (the configurations in other cylinders are also the same).

<<エンジン>>
エンジン1は、シリンダブロック11と、シリンダヘッド12と、を備えている。また、エンジン1には、吸気通路13及び排気通路14が接続されている。
<< Engine >>
The engine 1 includes a cylinder block 11 and a cylinder head 12. An intake passage 13 and an exhaust passage 14 are connected to the engine 1.

シリンダブロック11には、略円柱形状の貫通孔であるシリンダボア111が形成されている。上述の通り、このシリンダブロック11には、複数のシリンダボア111が、気筒配列方向に沿って一列に配置されている。各シリンダボア111の内側には、ピストン112が、シリンダボア111の中心軸(以下、「シリンダ中心軸」と称する。)に沿って往復移動可能に収容されている。シリンダブロック11の一端部(図中上端部)には、シリンダヘッド12が接合されている。シリンダブロック11とシリンダヘッド12とは、図示しないボルト等によって互いに固定されている。   The cylinder block 11 is formed with a cylinder bore 111 that is a substantially cylindrical through hole. As described above, the cylinder block 11 has a plurality of cylinder bores 111 arranged in a line along the cylinder arrangement direction. A piston 112 is accommodated inside each cylinder bore 111 so as to be capable of reciprocating along a central axis of the cylinder bore 111 (hereinafter referred to as “cylinder central axis”). A cylinder head 12 is joined to one end portion (upper end portion in the figure) of the cylinder block 11. The cylinder block 11 and the cylinder head 12 are fixed to each other by bolts or the like (not shown).

シリンダブロック11内には、クランクシャフト113が、気筒配列方向と平行に配置されつつ、回転可能に支持されている。このクランクシャフト113は、ピストン112のシリンダ中心軸に沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド114を介して、ピストン112と連結されている。   A crankshaft 113 is rotatably supported in the cylinder block 11 while being arranged in parallel with the cylinder arrangement direction. The crankshaft 113 is coupled to the piston 112 via a connecting rod 114 so as to be rotationally driven based on reciprocal movement along the cylinder central axis of the piston 112.

シリンダヘッド12における、シリンダブロック11側の端部(図中下端部)には、複数の凹部が、各シリンダボア111の一端部(図中上端部)に対応する位置に設けられている。すなわち、シリンダヘッド12がシリンダブロック11に接合及び固定された状態における、ピストン112の頂面よりもシリンダヘッド12側(図中上側)のシリンダボア111の内側の空間と、上述の凹部の内側の空間と、によって、燃焼室CCが形成されている。この燃焼室CCに連通するように、シリンダヘッド12には、吸気ポート121及び排気ポート122が形成されている。   A plurality of concave portions are provided at positions corresponding to one end portions (upper end portions in the figure) of the respective cylinder bores 111 at the end portions (lower end portions in the figure) of the cylinder head 12 on the cylinder block 11 side. That is, in the state where the cylinder head 12 is joined and fixed to the cylinder block 11, the space inside the cylinder bore 111 on the cylinder head 12 side (upper side in the drawing) from the top surface of the piston 112 and the space inside the above-described recess. Thus, the combustion chamber CC is formed. An intake port 121 and an exhaust port 122 are formed in the cylinder head 12 so as to communicate with the combustion chamber CC.

シリンダヘッド12には、吸気バルブ123と、排気バルブ124と、吸気バルブ制御装置125と、排気カムシャフト126と、点火プラグ127と、イグナイタ128と、インジェクタ129と、が備えられている。   The cylinder head 12 is provided with an intake valve 123, an exhaust valve 124, an intake valve control device 125, an exhaust camshaft 126, a spark plug 127, an igniter 128, and an injector 129.

吸気バルブ123は、吸気ポート121を開閉する(吸気ポート121と燃焼室CCとの連通状態を制御する)ためのバルブである。排気バルブ124は、排気ポート122を開閉する(排気ポート122と燃焼室CCとの連通状態を制御する)ためのバルブである。   The intake valve 123 is a valve for opening and closing the intake port 121 (controlling the communication state between the intake port 121 and the combustion chamber CC). The exhaust valve 124 is a valve for opening and closing the exhaust port 122 (controlling the communication state between the exhaust port 122 and the combustion chamber CC).

吸気バルブ制御装置125は、吸気カム及び吸気カムシャフト(ともに不図示)、並びに両者の相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御するための機構を備えていて、吸気バルブ123の開弁期間(開弁クランク角幅)を一定にしつつ開弁時期(吸気バルブ開弁時期)VTを変更し得るように構成されている。かかる吸気バルブ制御装置125の具体的な構成については周知なので、その説明を省略する。排気カムシャフト126は、排気バルブ124を駆動するように構成されている。   The intake valve control device 125 includes an intake cam, an intake camshaft (both not shown), and a mechanism for adjusting and controlling the relative rotation angle (phase angle) of both with an oil pressure. The valve opening timing (intake valve opening timing) VT can be changed while the period (valve opening crank angle width) is constant. Since the specific configuration of the intake valve control device 125 is well known, the description thereof is omitted. The exhaust camshaft 126 is configured to drive the exhaust valve 124.

点火プラグ127は、その先端部の火花発生電極が燃焼室CCに露出するように設けられている。イグナイタ128は、点火プラグ127に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを備えている。本発明の燃料噴射器に対応するインジェクタ129は、燃焼室CC内に供給するための燃料を、吸気ポート121内にて噴射し得るように構成されている。   The spark plug 127 is provided so that the spark generating electrode at the tip thereof is exposed to the combustion chamber CC. The igniter 128 includes an ignition coil that generates a high voltage to be applied to the spark plug 127. An injector 129 corresponding to the fuel injector of the present invention is configured to be able to inject fuel to be supplied into the combustion chamber CC in the intake port 121.

<<<吸排気通路>>>
吸気ポート121には、インテークマニホールドやサージタンク等を含む吸気通路13が接続されている。また、排気ポート122には、エキゾーストマニホールドを含む排気通路14が接続されている。
<<< Intake and exhaust passage >>>
An intake passage 13 including an intake manifold, a surge tank, and the like is connected to the intake port 121. The exhaust port 122 is connected to an exhaust passage 14 including an exhaust manifold.

吸気通路13における、エアフィルタ131と吸気ポート121との間の位置には、吸気通路13の開口断面積を可変とするためのスロットルバルブ132が介装されている。このスロットルバルブ132は、DCモータからなるスロットルバルブアクチュエータ133によって回転駆動されるように構成されている。スロットルバルブアクチュエータ133は、目標スロットル開度TAtgtを表す駆動信号が与えられたとき、スロットルバルブ132の実際の開度(スロットル開度TA)を目標スロットル開度TAtgtに一致させるようになっている。   A throttle valve 132 for changing the opening cross-sectional area of the intake passage 13 is interposed at a position in the intake passage 13 between the air filter 131 and the intake port 121. The throttle valve 132 is configured to be rotationally driven by a throttle valve actuator 133 formed of a DC motor. The throttle valve actuator 133 is configured to make the actual opening (throttle opening TA) of the throttle valve 132 coincide with the target throttle opening TAtgt when a drive signal representing the target throttle opening TAtgt is given.

排気通路14は、排気ポート122を介して燃焼室CCから排出される排気ガスの通路である。この排気通路14には、上流側触媒コンバータ141及び下流側触媒コンバータ142が介装されている。上流側触媒コンバータ141及び下流側触媒コンバータ142は、酸素吸蔵機能を有する三元触媒を内部に備えていて、排気ガス中のHC、CO、及びNOxを浄化可能に構成されている。   The exhaust passage 14 is a passage for exhaust gas discharged from the combustion chamber CC via the exhaust port 122. An upstream side catalytic converter 141 and a downstream side catalytic converter 142 are interposed in the exhaust passage 14. The upstream catalytic converter 141 and the downstream catalytic converter 142 are internally provided with a three-way catalyst having an oxygen storage function, and are configured to purify HC, CO, and NOx in the exhaust gas.

<制御装置>
本発明の空燃比制御装置及びこれに含まれる各手段に対応する制御装置2は、電子制御装置200を備えている。電子制御装置200は、いわゆるマイクロコンピュータであって、CPU201と、ROM202と、RAM203と、バックアップRAM204と、インターフェース205と、バス206と、を備えている。CPU201、ROM202、RAM203、バックアップRAM204、及びインターフェース205は、バス206によって互いに接続されている。
<Control device>
The air-fuel ratio control device of the present invention and the control device 2 corresponding to each means included therein are provided with an electronic control device 200. The electronic control device 200 is a so-called microcomputer, and includes a CPU 201, a ROM 202, a RAM 203, a backup RAM 204, an interface 205, and a bus 206. The CPU 201, ROM 202, RAM 203, backup RAM 204, and interface 205 are connected to each other via a bus 206.

ROM202には、CPU201が実行するルーチン(プログラム)、及びこのルーチンの実行時に参照されるテーブル(ルックアップテーブル、マップ)やパラメータ、等が予め格納されている。RAM203は、CPU201がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップRAM204は、電源が投入された状態でCPU201がルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。   The ROM 202 stores in advance a routine (program) executed by the CPU 201, tables (lookup tables, maps), parameters, and the like that are referred to when the routine is executed. The RAM 203 is configured to temporarily store data as necessary when the CPU 201 executes a routine. The backup RAM 204 is configured so that data is stored when the CPU 201 executes a routine with the power turned on, and the stored data can be retained even after the power is shut off.

インターフェース205は、後述する各種のセンサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの信号をCPU201に伝達し得るように構成されている。また、インターフェース205は、吸気バルブ制御装置125、イグナイタ128、インジェクタ129、スロットルバルブアクチュエータ133、等の動作部と電気的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をCPU201からこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。   The interface 205 is electrically connected to various sensors to be described later, and is configured to be able to transmit signals from these sensors to the CPU 201. The interface 205 is electrically connected to operation parts such as the intake valve control device 125, the igniter 128, the injector 129, the throttle valve actuator 133, and the like, and an operation signal for operating these operation parts is received from the CPU 201. It is comprised so that it can transmit to these operation | movement parts.

すなわち、制御装置2は、インターフェース205を介して上述の各種のセンサからの信号を受け取るとともに、当該信号に応じたCPU201の演算結果に基づいて、上述の動作信号を各動作部に向けて送出するように構成されている。   That is, the control device 2 receives signals from the above-described various sensors via the interface 205 and sends the above-described operation signals to each operation unit based on the calculation result of the CPU 201 corresponding to the signals. It is configured as follows.

<<各種センサ>>
制御装置2には、冷却水温センサ211、筒内圧センサ212、カムポジションセンサ213、クランクポジションセンサ214、エアフローメータ215、上流側空燃比センサ216a、下流側空燃比センサ216b、スロットルポジションセンサ217、アクセル開度センサ218、等の各種のセンサが備えられている。
<< Various sensors >>
The control device 2 includes a coolant temperature sensor 211, an in-cylinder pressure sensor 212, a cam position sensor 213, a crank position sensor 214, an air flow meter 215, an upstream air-fuel ratio sensor 216a, a downstream air-fuel ratio sensor 216b, a throttle position sensor 217, an accelerator. Various sensors such as an opening sensor 218 are provided.

冷却水温センサ211及び筒内圧センサ212は、シリンダブロック11に装着されている。冷却水温センサ211は、シリンダブロック11内の冷却水温Twに対応する信号を出力するように構成されている。筒内圧センサ212は、燃焼室CC内の圧力(筒内圧Pc)に対応する信号を出力するように構成されている。   The coolant temperature sensor 211 and the in-cylinder pressure sensor 212 are attached to the cylinder block 11. The coolant temperature sensor 211 is configured to output a signal corresponding to the coolant temperature Tw in the cylinder block 11. The in-cylinder pressure sensor 212 is configured to output a signal corresponding to the pressure in the combustion chamber CC (in-cylinder pressure Pc).

カムポジションセンサ213は、シリンダヘッド12に装着されている。このカムポジションセンサ213は、吸気バルブ123を往復移動させるための上述の不図示の吸気カムシャフト(吸気バルブ制御装置125に含まれている)の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号(G2信号)を出力するように構成されている。   The cam position sensor 213 is attached to the cylinder head 12. This cam position sensor 213 has a waveform signal (G2) having a pulse corresponding to the rotation angle of the above-described unillustrated intake camshaft (included in the intake valve control device 125) for reciprocating the intake valve 123. Signal).

クランクポジションセンサ214は、シリンダブロック11に装着されている。このクランクポジションセンサ214は、クランクシャフト113の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。すなわち、クランクポジションセンサ214は、エンジン回転数Neに対応する信号を出力するようになっている。また、カムポジションセンサ213及びクランクポジションセンサ214からの信号に基づいて、各気筒の圧縮上死点を基準としたクランク角θが求められるようになっている。   The crank position sensor 214 is attached to the cylinder block 11. The crank position sensor 214 is configured to output a waveform signal having a pulse corresponding to the rotation angle of the crankshaft 113. That is, the crank position sensor 214 outputs a signal corresponding to the engine speed Ne. Further, based on signals from the cam position sensor 213 and the crank position sensor 214, the crank angle θ based on the compression top dead center of each cylinder is obtained.

エアフローメータ215は、吸気通路13に装着されている。このエアフローメータ215は、吸気通路13内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量である吸入空気流量Gaに対応する信号を出力するように構成されている。   The air flow meter 215 is attached to the intake passage 13. The air flow meter 215 is configured to output a signal corresponding to an intake air flow rate Ga that is a mass flow rate per unit time of intake air flowing through the intake passage 13.

上流側空燃比センサ216a及び下流側空燃比センサ216bは、排気通路14に介装されている。上流側空燃比センサ216aは、上流側触媒コンバータ141よりも排気ガスの流動方向における上流側に配置されている。下流側空燃比センサ216bは、上流側触媒コンバータ141と下流側触媒コンバータ142との間の位置に配置されている。上流側空燃比センサ216a及び下流側空燃比センサ216bは、酸素濃度センサであって、通過する排気ガスの酸素濃度(空燃比)に対応する信号をそれぞれ出力するように構成されている。   The upstream air-fuel ratio sensor 216 a and the downstream air-fuel ratio sensor 216 b are interposed in the exhaust passage 14. The upstream air-fuel ratio sensor 216a is disposed upstream of the upstream catalytic converter 141 in the exhaust gas flow direction. The downstream air-fuel ratio sensor 216b is disposed at a position between the upstream catalytic converter 141 and the downstream catalytic converter 142. The upstream air-fuel ratio sensor 216a and the downstream air-fuel ratio sensor 216b are oxygen concentration sensors, and are configured to output signals corresponding to the oxygen concentration (air-fuel ratio) of exhaust gas passing therethrough.

スロットルポジションセンサ217は、スロットルバルブ132に対応する位置に配置されている。このスロットルポジションセンサ217は、スロットルバルブ132の実際の回転位相(すなわちスロットル開度TA)に対応する信号を出力するように構成されている。   The throttle position sensor 217 is disposed at a position corresponding to the throttle valve 132. The throttle position sensor 217 is configured to output a signal corresponding to the actual rotational phase of the throttle valve 132 (that is, the throttle opening degree TA).

アクセル開度センサ218は、運転者によるアクセルペダル220の操作量(アクセル操作量PA)に対応する信号を出力するように構成されている。   The accelerator opening sensor 218 is configured to output a signal corresponding to the operation amount (accelerator operation amount PA) of the accelerator pedal 220 by the driver.

<制御系統の構成の概要>
図2は、図1に示されている制御装置2の機能ブロック図である。以下、本実施形態における、燃料噴射量及びスロットル開度の制御系統の構成の概要について、図1及び図2を参照しつつ説明する。なお、本明細書においては、図2の機能ブロック図により示された各ブロックは、CPU201が図示しない所定のプログラムを実行することにより実現されるものとする。
<Overview of control system configuration>
FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 2 shown in FIG. Hereinafter, the outline of the configuration of the control system for the fuel injection amount and the throttle opening in this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the present specification, each block shown in the functional block diagram of FIG. 2 is realized by the CPU 201 executing a predetermined program (not shown).

本実施形態の制御装置2は、アクセル操作量に基づいて燃料噴射量を決定するとともに、その燃料噴射量の燃料の噴射により形成される燃料混合気の空燃比がリーンリミットとなるようにリーンバーン運転時におけるスロットル開度を制御することで、エンジン1の空燃比をリーンリミットに向けて制御するようになっている。   The control device 2 of this embodiment determines the fuel injection amount based on the accelerator operation amount, and performs lean burn so that the air-fuel ratio of the fuel mixture formed by the fuel injection of the fuel injection amount becomes the lean limit. By controlling the throttle opening during operation, the air-fuel ratio of the engine 1 is controlled toward the lean limit.

より詳細に述べると、機能ブロック図である図2に概念的に示したように、本実施形態の制御装置2は、アクセル操作量取得手段B1、燃料噴射量決定手段B2、燃料噴射手段B3、燃焼状態指標値取得手段B4、目標スロットル開度決定手段B5、暫定リーンリミット値取得手段B6、及びスロットルバルブ制御手段B7を備えている。   More specifically, as conceptually shown in FIG. 2 which is a functional block diagram, the control device 2 of the present embodiment includes an accelerator operation amount acquisition unit B1, a fuel injection amount determination unit B2, a fuel injection unit B3, Combustion state index value acquisition means B4, target throttle opening degree determination means B5, provisional lean limit value acquisition means B6, and throttle valve control means B7 are provided.

アクセル操作量取得手段B1は、アクセル操作量PAを、アクセル開度センサ218からの信号に基づいて取得するようになっている。   The accelerator operation amount acquisition means B1 acquires the accelerator operation amount PA based on a signal from the accelerator opening sensor 218.

燃料噴射量決定手段B2は、暫定スロットル開度決定手段B21、暫定吸入空気量対応値決定手段B22、基準空燃比設定手段B23、及び燃料噴射量算出手段B24を含んでいる。この燃料噴射量決定手段B2は、アクセル操作量取得手段B1によって取得されたアクセル操作量PAに基づいて燃料噴射量TAUを決定するようになっている。   The fuel injection amount determination means B2 includes provisional throttle opening degree determination means B21, provisional intake air amount corresponding value determination means B22, reference air-fuel ratio setting means B23, and fuel injection amount calculation means B24. The fuel injection amount determination means B2 determines the fuel injection amount TAU based on the accelerator operation amount PA acquired by the accelerator operation amount acquisition means B1.

暫定スロットル開度決定手段B21は、アクセル操作量PAと、スロットル開度テーブル(図2のMAPTAtmp(PA)を参照。)と、に基づいて、アクセル操作量PAが大きいほど大きくなるように暫定スロットル開度TAtmpを決定するようになっている。   Temporary throttle opening determination means B21 is based on the accelerator operation amount PA and the throttle opening table (see MAPTAtmp (PA) in FIG. 2), and the temporary throttle opening amount is determined so as to increase as the accelerator operation amount PA increases. The opening degree TAtmp is determined.

本発明の空気量推定手段としての暫定吸入空気量対応値決定手段B22は、暫定スロットル開度TAtmpに基づいて、暫定吸入空気量対応値KLtmpを推定するようになっている。この暫定吸入空気量対応値KLtmpは、実際のスロットル開度TAが暫定スロットル開度TAtmpであると仮定した場合にシリンダボア111(燃焼室CC)内に吸入される吸入空気量(暫定筒内吸入空気量Mctmp)に対応する値である。ここでは、暫定吸入空気量対応値KLtmpは、実際のスロットル開度TAが暫定スロットル開度TAtmpであると仮定した場合の暫定筒内吸入空気量Mctmpをその気筒の最大容積kにより除した値である(すなわち、KLtmp=Mctmp/k)。以下、値KLtmpは「暫定的負荷率KLtmp」とも称呼されるものとする。   The provisional intake air amount corresponding value determination means B22 as the air amount estimation means of the present invention estimates the provisional intake air amount correspondence value KLtmp based on the provisional throttle opening degree TAtmp. This provisional intake air amount correspondence value KLtmp is the intake air amount (temporary in-cylinder intake air) sucked into the cylinder bore 111 (combustion chamber CC) when the actual throttle opening degree TA is assumed to be the temporary throttle opening degree TAtmp. The value corresponding to the quantity Mctmp). Here, the provisional intake air amount correspondence value KLtmp is a value obtained by dividing the provisional in-cylinder intake air amount Mctmp by the maximum volume k of the cylinder when the actual throttle opening degree TA is assumed to be the provisional throttle opening degree TAtmp. Yes (ie KLtmp = Mctmp / k). Hereinafter, the value KLtmp is also referred to as “provisional load factor KLtmp”.

基準空燃比設定手段B23は、運転状態に基づいて基準空燃比AFrを設定するようになっている。すなわち、基準空燃比設定手段B23は、(1)暫定的負荷率KLtmpが高い場合すなわち高負荷運転の場合(急加速時等)は基準空燃比AFrを理論空燃比stoichよりもリッチ側に設定し、(2)所定の空燃比フィードバック条件成立後であって所定のリーンリミット制御条件成立前に後述するフィードフォワード学習値A/Fffを取得する場合には理論空燃比stoichを中心として基準空燃比AFrを所定範囲で変化させるとともに、(3)それ以外の場合は原則として基準空燃比AFrを理論空燃比stoichに設定するようになっている。   The reference air / fuel ratio setting means B23 sets the reference air / fuel ratio AFr based on the operating state. That is, the reference air-fuel ratio setting means B23 sets (1) the reference air-fuel ratio AFr to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio stoich when the provisional load factor KLtmp is high, that is, in the case of high load operation (during rapid acceleration, etc.). (2) When a feedforward learning value A / Fff, which will be described later, is acquired after the predetermined air-fuel ratio feedback condition is satisfied and before the predetermined lean limit control condition is satisfied, the reference air-fuel ratio AFr is centered on the stoichiometric air-fuel ratio stoich. (3) In other cases, the reference air-fuel ratio AFr is basically set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

燃料噴射量算出手段B24は、暫定吸入空気量対応値KLtmpに対応する量の空気(すなわち、暫定筒内吸入空気量Mctmp)が気筒内に吸入されると仮定した場合に、その気筒内に形成される燃料混合気の空燃比が基準空燃比AFrと一致するように燃料噴射量TAUを算出するようになっている。したがって、燃料噴射量算出手段B24は、暫定吸入空気量対応値KLtmpに対応する量の空気(すなわち、暫定筒内吸入空気量Mctmp=k・KLtmp)を基準空燃比AFrで除することにより燃料噴射量TAUを算出する(すなわち、TAU=k・KLtmp/AFr)ようになっている。   The fuel injection amount calculation means B24 is formed in the cylinder when it is assumed that an amount of air corresponding to the provisional intake air amount correspondence value KLtmp (that is, the provisional cylinder intake air amount Mctmp) is sucked into the cylinder. The fuel injection amount TAU is calculated so that the air-fuel ratio of the fuel mixture to be made coincides with the reference air-fuel ratio AFr. Accordingly, the fuel injection amount calculation means B24 divides the amount of air corresponding to the provisional intake air amount correspondence value KLtmp (that is, the provisional cylinder intake air amount Mctmp = k · KLtmp) by the reference air-fuel ratio AFr, thereby fuel injection. The amount TAU is calculated (that is, TAU = k · KLtmp / AFr).

燃料噴射手段B3は、上述のようにして決定された燃料噴射量TAUに対応する量の燃料を、今回吸気行程を迎える気筒に対応するインジェクタ129に噴射させるようになっている。このように、本実施形態の制御装置2は、アクセル操作量PAに基づいて燃料噴射量TAUを決定して、この燃料噴射量TAUの燃料をエンジン1に供給するようになっている。   The fuel injection means B3 injects an amount of fuel corresponding to the fuel injection amount TAU determined as described above into the injector 129 corresponding to the cylinder that reaches the current intake stroke. As described above, the control device 2 according to the present embodiment determines the fuel injection amount TAU based on the accelerator operation amount PA, and supplies the fuel of the fuel injection amount TAU to the engine 1.

燃焼状態指標値取得手段B4は、燃焼状態指標値(燃焼状態指標取得値)としての燃焼割合を、カムポジションセンサ213及びクランクポジションセンサ214からの信号に基づいて取得されるクランク角θと、筒内圧センサ212から取得される筒内圧Pcと、に基づいて取得するようになっている。   The combustion state index value acquisition means B4 is configured to acquire a combustion ratio as a combustion state index value (combustion state index acquisition value) based on signals from the cam position sensor 213 and the crank position sensor 214, and a cylinder angle θ. It is acquired based on the in-cylinder pressure Pc acquired from the internal pressure sensor 212.

ここで、図3Aは、燃焼割合のクランク角に対する変化の様子を示したタイムチャートである。図3Aにおいて、クランク角θにおける燃焼割合が、MFBθと表されている。燃焼割合MFBθは、燃焼行程にある気筒のクランク角θの経過に伴って、図3Aに示したように変化する。この図3Aから理解されるように、燃焼割合MFBθは、燃焼室CC内に形成された燃料混合気の燃焼状態(燃焼の進行の程度)を示す指標値である。   Here, FIG. 3A is a time chart showing how the combustion ratio changes with respect to the crank angle. In FIG. 3A, the combustion ratio at the crank angle θ is expressed as MFBθ. The combustion ratio MFBθ changes as shown in FIG. 3A as the crank angle θ of the cylinder in the combustion stroke elapses. As understood from FIG. 3A, the combustion ratio MFBθ is an index value indicating the combustion state (the degree of progress of combustion) of the fuel mixture formed in the combustion chamber CC.

燃焼割合MFBθは、筒内圧Pcから下記(1)式に従って比較的容易に求めることができる。なお、燃焼割合を求める手法の詳細は、例えば、特開2006−144645号公報及び特開2007−32531号公報等に開示されている。

Figure 2010007581
The combustion ratio MFBθ can be obtained relatively easily from the in-cylinder pressure Pc according to the following equation (1). Note that details of the method for obtaining the combustion ratio are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2006-144645 and 2007-32531.
Figure 2010007581

この(1)式は、発生した熱のうちピストン112に対する仕事に寄与した熱の積算量Qの変化パターンがPc(θ)V(θ)κの変化パターンと概ね一致するという知見に基づいている。Pc(θ)はクランク角θにおける筒内圧、V(θ)はクランク角θにおける燃焼室CCの容積、κは燃料混合気の平均的・典型的な比熱比(例えば1.32)である。なお、(1)式の分母はMFBの100%に相当する値である。この(1)式においては、クランク角θは、圧縮上死点において0となり、圧縮上死点から圧縮上死点前に向って進角するほど絶対値が大きくなる負の値をとり、圧縮上死点から圧縮上死点後に向って遅角するほど絶対値が大きくなる正の値をとるように定義される。 This equation (1) is based on the knowledge that the change pattern of the accumulated amount Q of heat that contributes to work on the piston 112 out of the generated heat substantially matches the change pattern of Pc (θ) V (θ) κ . . Pc (θ) is the in-cylinder pressure at the crank angle θ, V (θ) is the volume of the combustion chamber CC at the crank angle θ, and κ is an average / typical specific heat ratio (eg, 1.32) of the fuel mixture. The denominator of equation (1) is a value corresponding to 100% of MFB. In this equation (1), the crank angle θ is 0 at the compression top dead center, and takes a negative value that increases in absolute value as it advances from the compression top dead center toward the compression top dead center. It is defined to take a positive value in which the absolute value increases as the angle is retarded from the top dead center toward the compression top dead center.

(1)式において、クランク角θs(θs<0)は、対象とする燃焼行程(膨張行程)に向う圧縮行程において吸気バルブ123及び排気バルブ124の両方が閉じた状態にあり且つ点火時期よりも十分に進角した時期(例えば、θs=−30°、すなわち、BTDC 30°CA)である。クランク角θe(θe>0)は、対象とする燃焼行程における燃焼が実質的に終了する最も遅い時期よりも遅い所定の時期且つ排気バルブ開弁時期よりも進角した時期(例えば、θe=60°、すなわち、ATDC 60°CA)である。   In the equation (1), the crank angle θs (θs <0) is determined so that both the intake valve 123 and the exhaust valve 124 are closed in the compression stroke toward the target combustion stroke (expansion stroke) and is higher than the ignition timing. The time is sufficiently advanced (for example, θs = −30 °, that is, BTDC 30 ° CA). The crank angle θe (θe> 0) is a predetermined timing later than the latest timing at which combustion in the target combustion stroke is substantially finished and a timing advanced from the exhaust valve opening timing (for example, θe = 60). °, ie ATDC 60 ° CA).

図3Bは、種々の空燃比における燃焼割合の変化の様子を示したグラフである。図3Bにおいて、実線は、空燃比がリーンリミット(理論空燃比よりもリーンであって、それ以上リーンとなると燃焼が不安定になる空燃比)である場合、一点鎖線は、空燃比がリーンリミットよりもリッチである場合、破線は、空燃比がリーンリミットよりもさらにリーンである場合の、燃焼割合MFBθをそれぞれ示している。   FIG. 3B is a graph showing changes in the combustion ratio at various air-fuel ratios. In FIG. 3B, the solid line indicates the lean limit (the air / fuel ratio is leaner than the stoichiometric air / fuel ratio, and the combustion becomes unstable when the air / fuel ratio becomes more lean). When the air-fuel ratio is richer than that, the broken line indicates the combustion ratio MFBθ when the air-fuel ratio is further leaner than the lean limit.

図3Bにおける点P1、P2、及びP3から理解されるように、燃料混合気の燃焼の後期に相当するθ=ATDC 30°CA(圧縮上死点後30°クランク角)における燃焼割合(以下、「燃焼割合MFB30」と称する。)は、空燃比がリーンになるほど(空燃比が大きくなるほど)小さくなる。実験によれば、燃焼割合MFB30が点P2に示した値(約90%)以下となるような、空燃比が過度にリーンな領域では、燃焼が不安定になる。   As understood from the points P1, P2, and P3 in FIG. 3B, the combustion ratio (hereinafter referred to as θ = ATDC 30 ° CA (30 ° crank angle after compression top dead center)) corresponding to the latter stage of combustion of the fuel mixture. The “combustion rate MFB30”) becomes smaller as the air-fuel ratio becomes leaner (as the air-fuel ratio becomes larger). According to experiments, combustion becomes unstable in a region where the air-fuel ratio is excessively lean such that the combustion ratio MFB30 is equal to or less than the value indicated by the point P2 (about 90%).

そこで、燃焼状態指標値取得手段B4は、筒内圧センサ212から取得される筒内圧Pcと、カムポジションセンサ213及びクランクポジションセンサ214からの信号に基づいて取得されるクランク角θと、下記(2)式と、を用いて、燃焼割合MFB30を取得するようになっている。

Figure 2010007581
Accordingly, the combustion state index value acquisition means B4 includes an in-cylinder pressure Pc acquired from the in-cylinder pressure sensor 212, a crank angle θ acquired based on signals from the cam position sensor 213 and the crank position sensor 214, and the following (2 ) And the combustion ratio MFB30 is obtained.
Figure 2010007581

そして、本実施形態の制御装置2は、燃焼状態指標値取得手段B4によって実際の燃焼割合MFB30を取得するとともに、取得された燃焼割合MFB30をリーンリミットに対応する目標燃焼割合MFB30tgt(燃焼状態指標目標値)に一致させるべく、後述する目標スロットル開度決定手段B5及びスロットルバルブ制御手段B7によって空燃比をフィードバック制御するようになっている。   Then, the control device 2 of the present embodiment acquires the actual combustion rate MFB30 by the combustion state index value acquisition means B4, and uses the acquired combustion rate MFB30 as the target combustion rate MFB30tgt (combustion state index target) corresponding to the lean limit. The air-fuel ratio is feedback-controlled by target throttle opening degree determining means B5 and throttle valve control means B7, which will be described later.

目標スロットル開度決定手段B5は、燃焼状態指標取得値としての燃焼割合MFB30が燃焼状態指標目標値としての目標燃焼割合MFB30tgtと一致するようにスロットルバルブ132の開度を調整することで、空燃比を調整するようになっている。具体的には、目標スロットル開度決定手段B5は、燃焼割合MFB30と目標燃焼割合MFB30tgtとに基づいて(実際には、偏差ΔMFB30=(MFB30−MFB30tgt)に基づいて)、燃焼割合MFB30と目標燃焼割合MFB30tgtとの差(ΔMFB30)を「0」とするのに必要な空燃比を得るためのスロットルバルブ132の開度の最終的な目標値(目標スロットル開度TAtgt)を決定するようになっている。   The target throttle opening degree determining means B5 adjusts the opening degree of the throttle valve 132 so that the combustion ratio MFB30 as the combustion state index acquisition value coincides with the target combustion ratio MFB30tgt as the combustion state index target value. To be adjusted. Specifically, the target throttle opening degree determining means B5 is based on the combustion ratio MFB30 and the target combustion ratio MFB30tgt (actually based on the deviation ΔMFB30 = (MFB30−MFB30tgt)), and the combustion ratio MFB30 and the target combustion. The final target value (target throttle opening degree TAtgt) of the throttle valve 132 for obtaining the air-fuel ratio necessary for setting the difference (ΔMFB30) from the ratio MFB30tgt to “0” is determined. Yes.

より詳細には、目標スロットル開度決定手段B5は、空燃比対応値算出手段B51と、目標スロットル開度算出手段B52と、を含んでいる。   More specifically, the target throttle opening degree determining means B5 includes an air-fuel ratio corresponding value calculating means B51 and a target throttle opening degree calculating means B52.

空燃比対応値算出手段B51は、空燃比対応値AFLを、燃焼割合MFB30と目標燃焼割合MFB30tgtとに基づいて算出するようになっている。この空燃比対応値AFLは、燃焼割合MFB30を目標燃焼割合MFB30tgtと一致させるために燃焼室CC内に形成すべき燃料混合気の空燃比に対応する値である。   The air-fuel ratio corresponding value calculating means B51 calculates the air-fuel ratio corresponding value AFL based on the combustion ratio MFB30 and the target combustion ratio MFB30tgt. This air-fuel ratio corresponding value AFL is a value corresponding to the air-fuel ratio of the fuel mixture to be formed in the combustion chamber CC in order to make the combustion ratio MFB30 coincide with the target combustion ratio MFB30tgt.

目標スロットル開度算出手段B52は、燃料噴射量算出手段B24によって算出されている燃料噴射量TAUに対応する暫定的負荷率KLtmpと、上述の空燃比対応値AFLとに基いて、その燃料噴射量TAUに対して空燃比対応値AFLに対応する燃料混合気の空燃比を得るために必要な目標スロットル開度TAtgtを算出するようになっている。   The target throttle opening calculation means B52 is based on the provisional load factor KLtmp corresponding to the fuel injection amount TAU calculated by the fuel injection amount calculation means B24 and the above-mentioned air-fuel ratio corresponding value AFL. The target throttle opening degree TAtgt necessary for obtaining the air-fuel ratio of the fuel mixture corresponding to the air-fuel ratio corresponding value AFL with respect to TAU is calculated.

ここで、本実施形態においては、目標スロットル開度決定手段B5は、燃焼割合MFB30、目標燃焼割合MFB30tgt、及び暫定的負荷率KLtmpに加えて、暫定リーンリミット値取得手段B6によって取得された暫定リーンリミット値としてのフィードフォワード学習値A/Fffに基づいて、目標スロットル開度TAtgtを算出するようになっている。   Here, in the present embodiment, the target throttle opening degree determining means B5 includes the provisional lean limit value acquisition means B6 in addition to the combustion ratio MFB30, the target combustion ratio MFB30tgt, and the provisional load ratio KLtmp. Based on the feedforward learning value A / Fff as the limit value, the target throttle opening degree TAtgt is calculated.

暫定リーンリミット値取得手段B6は、基準空燃比設定手段B23によって理論空燃比stoichを中心として基準空燃比AFrを所定範囲で変化させた際の、燃焼室CC内のガス(筒内ガス)の比熱比の変化態様に基づいて、フィードフォワード学習値A/Fffを取得するようになっている。   The provisional lean limit value acquisition means B6 is the specific heat of the gas in the combustion chamber CC (in-cylinder gas) when the reference air-fuel ratio setting means B23 changes the reference air-fuel ratio AFr within a predetermined range around the theoretical air-fuel ratio stoich. The feedforward learning value A / Fff is acquired based on the change mode of the ratio.

図4は、空燃比変化に伴う筒内ガスの比熱比の変化を示すグラフである。図4の一番目のグラフに示されているように、圧縮行程においては、空燃比がリーンになるにつれて燃料混合気中の空気の割合が増大する。よって、圧縮行程における筒内ガス(燃焼室CC内の未燃の燃料混合気)の比熱比は、空燃比がリーンになるにつれて増大し、空気の比熱比(約1.403)に漸近する。   FIG. 4 is a graph showing a change in the specific heat ratio of the in-cylinder gas accompanying the change in the air-fuel ratio. As shown in the first graph of FIG. 4, in the compression stroke, the ratio of air in the fuel mixture increases as the air-fuel ratio becomes leaner. Therefore, the specific heat ratio of the in-cylinder gas (unburned fuel mixture in the combustion chamber CC) in the compression stroke increases as the air-fuel ratio becomes leaner and gradually approaches the specific heat ratio of air (about 1.403).

点火後の膨張行程においても、空燃比がリーンになるにつれて燃料混合気中の空気の割合が増大する。また、膨張行程においては、空燃比がリーンになるにつれて燃焼が緩慢となり、CO(比熱比κ=1.30)やNOx(NOの比熱比κ=1.400)等の熱容量の大きなガスが減少する。このため、図4の二番目のグラフにおける二点鎖線で示されているように、膨張行程においても、空燃比がリーンになるにつれて、筒内ガスの比熱比が、空気の比熱比(約1.403)に漸近する(なお、このグラフにおいては、縦軸については、空燃比がリーンになるにつれて筒内ガスの比熱比が空気のそれに漸近することを示しているだけであって、縦軸における上にいくほど比熱比が高くなることまでは示していないものとする。)。 Also in the expansion stroke after ignition, the proportion of air in the fuel mixture increases as the air-fuel ratio becomes leaner. Further, in the expansion stroke, combustion becomes slow as the air-fuel ratio becomes leaner, and a gas having a large heat capacity such as CO 2 (specific heat ratio κ = 1.30) or NOx (NO specific heat ratio κ = 1.400) is generated. Decrease. For this reason, as indicated by the two-dot chain line in the second graph of FIG. 4, the specific heat ratio of the in-cylinder gas becomes the specific heat ratio of air (about 1) as the air-fuel ratio becomes lean even in the expansion stroke. .403) (in this graph, the vertical axis only indicates that the specific heat ratio of the in-cylinder gas gradually approaches that of air as the air-fuel ratio becomes leaner. It is not shown that the specific heat ratio becomes higher as it goes up.

ここで、空燃比がリーンリミットよりもさらにリーン側に移行すると、失火等が発生する。よって、点火後の膨張行程においては、空燃比変化に伴う比熱比の測定値(図中黒丸)の変化の態様が、リーンリミットよりもリッチ側とリーン側とで異なることとなる。例えば、失火が発生すると、膨張行程における比熱比が、圧縮行程における比熱比に近づく(場合によっては等しくなる)。   Here, when the air-fuel ratio shifts further to the lean side than the lean limit, misfire or the like occurs. Therefore, in the expansion stroke after ignition, the mode of change in the measured value of the specific heat ratio (black circle in the figure) accompanying the change in the air-fuel ratio differs between the rich side and the lean side from the lean limit. For example, when misfire occurs, the specific heat ratio in the expansion stroke approaches the specific heat ratio in the compression stroke (in some cases, it becomes equal).

そこで、本実施形態の制御装置2は、基準空燃比設定手段B23によって基準空燃比AFrを変化させることで、複数の空燃比で膨張行程や圧縮行程における筒内ガスの比熱比を測定し(図中白丸及び黒丸参照)、この測定値に基づいて、暫定リーンリミット値取得手段B6が、空燃比変化に伴う筒内ガスの比熱比の変化態様を推定する(図中二点鎖線及び実線の曲線参照)ことで、フィードフォワード学習値A/Fffを取得するようになっている。そして、目標スロットル開度決定手段B5、暫定リーンリミット値取得手段B6、及びスロットルバルブ制御手段B7は、スロットル開度TAのフィードバック制御に対して、フィードフォワード学習値A/Fffを用いたフィードフォワード制御を適用することで、リーンリミット制御の応答性を高めるようになっている。   Therefore, the control device 2 of the present embodiment measures the specific heat ratio of the in-cylinder gas in the expansion stroke and the compression stroke at a plurality of air-fuel ratios by changing the reference air-fuel ratio AFr by the reference air-fuel ratio setting means B23 (FIG. Based on this measured value, the provisional lean limit value acquisition means B6 estimates the change mode of the specific heat ratio of the in-cylinder gas accompanying the change in the air-fuel ratio (the two-dot chain line and the solid curve in the figure) Thus, the feedforward learning value A / Fff is acquired. Then, the target throttle opening determining means B5, the provisional lean limit value acquiring means B6, and the throttle valve control means B7 are feedforward control using the feedforward learning value A / Fff for the feedback control of the throttle opening TA. By applying, the responsiveness of lean limit control is improved.

例えば、図4の二番目のグラフにおける、膨張行程の比熱比κexpの測定値(図中黒丸)に基づいて、最小自乗法等により近似関数fκexp(A/F)を取得し、この近似関数fκexp(A/F)に基づいて、フィードフォワード学習値A/Fffが取得され得る。   For example, an approximate function fκexp (A / F) is obtained by the least square method or the like based on a measured value (black circle in the figure) of the specific heat ratio κexp of the expansion stroke in the second graph of FIG. Based on (A / F), the feedforward learning value A / Fff can be acquired.

具体的には、図4の二番目のグラフに示されているように、近似関数fκexp(A/F)と、空気の比熱比κair=1.403を示す水平線と、の交点に対応する空燃比A/Fを得ることで、あるいは、これに所定の処理(1未満の安全係数を乗じたり所定数を減じたりする処理等)を施すことで、フィードフォワード学習値A/Fffが取得され得る。   Specifically, as shown in the second graph of FIG. 4, the sky corresponding to the intersection of the approximate function fκexp (A / F) and the horizontal line indicating the specific heat ratio κair = 1.403 of air. The feedforward learning value A / Fff can be acquired by obtaining the fuel ratio A / F or by applying a predetermined process (a process of multiplying a safety factor of less than 1 or subtracting a predetermined number). .

あるいは、図4の一番目のグラフに示されているように、圧縮行程の比熱比κcompの測定値(図中白丸)に基づいて、最小自乗法等により近似関数fκcomp(A/F)を取得し、この近似関数fcomp(A/F)と近似関数fκexp(A/F)とが相似形の変化をすることを仮定して、リッチ側の空燃比における膨張行程の比熱比κexpの測定値(図4の二番目のグラフにおける左側3個分程度の黒丸)と近似関数fκcomp(A/F)とに基づいて近似関数fκexp(A/F)を取得し(図4の二番目のグラフにおける二点鎖線参照)、この近似関数fκexp(A/F)と膨張行程の比熱比κexpの測定値との偏差が所定範囲を超えた時点に対応する空燃比A/Fを得ることで、あるいは、これに上述のような所定の処理を施すことで、フィードフォワード学習値A/Fffが取得され得る。   Alternatively, as shown in the first graph of FIG. 4, the approximate function fκcomp (A / F) is obtained by the least square method or the like based on the measured value of the specific heat ratio κcomp of the compression stroke (white circle in the figure). Assuming that the approximate function fcomp (A / F) and the approximate function fκexp (A / F) change in a similar shape, the measured value of the specific heat ratio κexp of the expansion stroke at the rich air-fuel ratio ( The approximate function fκexp (A / F) is obtained based on the approximate function fκcomp (A / F) and the approximate function fκcomp (A / F) (the second graph in the second graph of FIG. 4). (See dotted line), obtaining an air-fuel ratio A / F corresponding to the time point when the deviation between the approximate function fκexp (A / F) and the measured value of the specific heat ratio κexp of the expansion stroke exceeds a predetermined range, or Is subjected to the predetermined processing as described above, so that the feedforward learning value A Fff may be obtained.

あるいは、圧縮行程の比熱比κcompの測定値(図中白丸)に基づく近似関数fκcomp(A/F)と、膨張行程の比熱比κexpの測定値(図中黒丸)に基づく近似関数fκexp(A/F)と、の交点に対応する空燃比A/Fを得ることで、あるいは、これに上述のような所定の処理を施すことで、フィードフォワード学習値A/Fffが取得され得る。   Alternatively, the approximate function fκcomp (A / F) based on the measured value of the specific heat ratio κcomp in the compression stroke (white circle in the figure) and the approximate function fκexp (A / F) based on the measured value of the specific heat ratio κexp in the expansion stroke (black circle in the figure) The feedforward learning value A / Fff can be obtained by obtaining the air-fuel ratio A / F corresponding to the intersection point with F) or by performing the predetermined processing as described above.

なお、図4の三番目のグラフにて、膨張行程の比熱比κexpが空気の比熱比κair=1.403以上の値を示す理由は、以下の通りである。すなわち、燃料の燃焼によって、熱容量の大きいCOやNOxが発生する。また、燃焼の熱エネルギーにより、燃焼室CC内の温度が上昇し、分子の運動速度が上昇する。 In the third graph of FIG. 4, the reason why the specific heat ratio κexp of the expansion stroke shows a value equal to or higher than the specific heat ratio κair of air = 1.403 is as follows. That is, CO 2 and NOx having a large heat capacity are generated by the combustion of fuel. Moreover, the temperature in the combustion chamber CC rises due to the thermal energy of combustion, and the movement speed of molecules increases.

ここで、比熱比κの取得手法の詳細は、以下の通りである(詳細は特開2005−76613号公報等参照)。   Here, the details of the method for obtaining the specific heat ratio κ are as follows (for details, refer to JP-A-2005-76613).

圧縮行程の場合、吸気バルブ123が閉じた直後の所定のクランク角θにおける筒内圧Pと、点火直前の所定のクランク角θにおける筒内圧Pとが測定される。また、各クランク角θ,θにおける筒内容積V,Vは、クランク角とピストン位置との関係に基づいて機構的に一義的に定まる。圧縮行程を断熱行程と仮定すると、PVκの値が一定となるという関係が成立するため、圧縮行程の比熱比の測定値κcompは、以下の(3)式によって算出される。
κcomp=log(P/P)/log(V/V)・・・(3)
In the case of the compression stroke, the in-cylinder pressure P 1 at a predetermined crank angle θ 1 immediately after the intake valve 123 is closed and the in-cylinder pressure P 2 at a predetermined crank angle θ 2 immediately before ignition are measured. Further, the in-cylinder volumes V 1 and V 2 at the respective crank angles θ 1 and θ 2 are uniquely determined mechanically based on the relationship between the crank angle and the piston position. Assuming that the compression stroke is an adiabatic stroke, the relationship that the value of PV κ becomes constant is established. Therefore, the measured value κcomp of the specific heat ratio of the compression stroke is calculated by the following equation (3).
κcomp = log (P 2 / P 1 ) / log (V 2 / V 1 ) (3)

膨張行程の比熱比の測定値κexpも、点火後の所定のクランク角θにおける筒内圧P,筒内容積V、及び排気バルブ124が開く直前の所定のクランク角θにおける筒内圧P,筒内容積V、に基づいて、上記(3)式と同様の、以下の(4)式よって算出される。
κexp=log(P/P)/log(V/V)・・・(4)
The measured value κexp of the specific heat ratio of the expansion stroke is also the in-cylinder pressure P 3 at the predetermined crank angle θ 3 after ignition, the in-cylinder volume V 3 , and the in-cylinder pressure P at the predetermined crank angle θ 4 just before the exhaust valve 124 is opened. 4 , based on the in-cylinder volume V 4 , it is calculated by the following equation (4) similar to the above equation (3).
κexp = log (P 4 / P 3 ) / log (V 4 / V 3 ) (4)

スロットルバルブ制御手段B7は、スロットルバルブアクチュエータ133を用いて、スロットルバルブ132の実際の開度(スロットル開度TA)が、決定された目標スロットル開度TAtgtと一致するように、スロットルバルブ132を制御するようになっている。   The throttle valve control means B7 uses the throttle valve actuator 133 to control the throttle valve 132 so that the actual opening (throttle opening TA) of the throttle valve 132 coincides with the determined target throttle opening TAtgt. It is supposed to be.

<動作の具体例>
次に、本実施形態の制御装置2によって実行される動作の具体例について、フローチャートを用いて説明する。
<Specific example of operation>
Next, a specific example of the operation executed by the control device 2 of the present embodiment will be described using a flowchart.

図5は、ある気筒におけるフィードフォワード学習値A/Fffを取得するためのルーチン500の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、「ステップ」は“S”と略称されている(図面でも「ステップ」は“S”と略記されている。)。CPU201は、図5に示されているフィードフォワード学習値取得ルーチン500を、所定タイミング毎に実行する。   FIG. 5 is a flowchart showing an example of a routine 500 for obtaining the feedforward learning value A / Fff in a certain cylinder. In the following description, “step” is abbreviated as “S” (in the drawings, “step” is also abbreviated as “S”). The CPU 201 executes the feedforward learning value acquisition routine 500 shown in FIG. 5 at every predetermined timing.

本ルーチンが起動されると、まず、S510にて、所定の空燃比フィードバック条件が成立しているか否かが判定される。この空燃比フィードバック条件は、例えば、(1)冷却水温Twが40℃以上、(2)上流側空燃比センサ216a及び下流側空燃比センサ216bが活性状態、等である。空燃比フィードバック条件が成立していない場合(S510=No)、以降のすべての処理がスキップされて、本ルーチンが一旦終了する。   When this routine is started, first, at S510, it is determined whether or not a predetermined air-fuel ratio feedback condition is satisfied. The air-fuel ratio feedback conditions are, for example, (1) the cooling water temperature Tw is 40 ° C. or higher, (2) the upstream air-fuel ratio sensor 216a and the downstream air-fuel ratio sensor 216b are in an active state, and the like. If the air-fuel ratio feedback condition is not satisfied (S510 = No), all subsequent processing is skipped, and this routine is temporarily terminated.

空燃比フィードバック条件が成立している場合(S510=Yes)、処理がS520に進行し、所定のリーンリミット制御条件が成立しているか否かが判定される。このリーンリミット制御条件は、例えば、(1)冷却水温Twが70℃以上、(2)上述のような高負荷運転でない、等である。   When the air-fuel ratio feedback condition is satisfied (S510 = Yes), the process proceeds to S520, and it is determined whether or not a predetermined lean limit control condition is satisfied. The lean limit control conditions are, for example, (1) the cooling water temperature Tw is 70 ° C. or higher, (2) the high load operation as described above is not performed, and the like.

エンジン1の始動後、最初に空燃比フィードバック条件が成立した場合、このS520の判定はYesとなり、処理がS530に進行する(なお、リーンリミット制御条件の成立後は、取得済みのフィードフォワード学習値A/Fffに基づいてリーンリミット制御が行われるため、S520の判定がNoとなり、以降のすべての処理がスキップされて、本ルーチンが一旦終了する。)   When the air-fuel ratio feedback condition is first established after the engine 1 is started, the determination in S520 is Yes, and the process proceeds to S530 (note that the acquired feedforward learning value is obtained after the lean limit control condition is established). (Because lean limit control is performed based on A / Fff, the determination in S520 is No, all subsequent processing is skipped, and this routine is temporarily terminated.)

所定のリーンリミット制御条件が成立前である場合(S520=Yes)、処理がS530に進行し、所定の複数の空燃比における、κcomp及びκexpの測定値の取得(図4参照)が完了しているか否かが判定される。所定の複数の空燃比のうち、κcomp及びκexpの測定値の取得が完了していないものがある場合(S530=No)、以降のすべての処理がスキップされて、本ルーチンが一旦終了する。   If the predetermined lean limit control condition is not established (S520 = Yes), the process proceeds to S530, and acquisition of measured values of κcomp and κexp (see FIG. 4) at a plurality of predetermined air-fuel ratios is completed. It is determined whether or not there is. When there is a predetermined plurality of air-fuel ratios for which measurement values of κcomp and κexp have not been acquired (S530 = No), all subsequent processing is skipped, and this routine is temporarily ended.

κcomp及びκexpの取得が完了している場合(S530=Yes)、処理がS540に進行し、かかる測定値に基づいて、近似関数fcomp(A/F)やfκexp(A/F)が取得される。続いて、処理がS550に進行し、上述のようにしてフィードフォワード学習値A/Fffが取得・更新され、本ルーチンが一旦終了する。   When acquisition of κcomp and κexp is completed (S530 = Yes), the process proceeds to S540, and an approximate function fcomp (A / F) or fκexp (A / F) is acquired based on the measured value. . Subsequently, the process proceeds to S550, where the feedforward learning value A / Fff is acquired / updated as described above, and this routine is once ended.

図6は、スロットル開度TAを制御するためのルーチン600の一例を示すフローチャートである。CPU201は、図6に示されているスロットル制御ルーチン600を、所定タイミング毎に実行する。   FIG. 6 is a flowchart showing an example of a routine 600 for controlling the throttle opening degree TA. The CPU 201 executes a throttle control routine 600 shown in FIG. 6 at every predetermined timing.

本ルーチンが起動されると、まず、S610にて、上述のリーンリミット制御条件が成立しているか否かが判定される。リーンリミット制御条件が成立していない場合(S610=No)、処理がS620に進行し、通常の(リーンリミット制御でない)スロットル開度TAの制御が行われ、本ルーチンが一旦終了する。   When this routine is started, first, at S610, it is determined whether the above-described lean limit control condition is satisfied. When the lean limit control condition is not satisfied (S610 = No), the process proceeds to S620, the normal (not lean limit control) throttle opening degree TA is controlled, and this routine is temporarily ended.

リーンリミット制御条件が成立している場合(S610=Yes)、処理がS630に進行し、すべての気筒におけるフィードフォワード学習値A/Fffが取得・更新済みであるか否かが判定される。すべての気筒についてフィードフォワード学習値A/Fffが取得・更新される前は(S630=No)、処理がS620に進行し、通常の(リーンリミットでない)スロットル開度TAの制御が行われ、本ルーチンが一旦終了する。一方、すべての気筒についてフィードフォワード学習値A/Fffが取得・更新済みである場合(S630=Yes)、処理がS640に進行し、複数の気筒に対応するフィードフォワード学習値A/Fffのうちの最低値に基づいて、リーンリミット制御が行われ、本ルーチンが一旦終了する。   When the lean limit control condition is satisfied (S610 = Yes), the process proceeds to S630, and it is determined whether or not the feedforward learning value A / Fff in all the cylinders has been acquired / updated. Before the feedforward learning value A / Fff is acquired / updated for all the cylinders (S630 = No), the process proceeds to S620, and the normal (non-lean limit) throttle opening degree TA is controlled. The routine ends once. On the other hand, when the feedforward learning value A / Fff has been acquired and updated for all the cylinders (S630 = Yes), the process proceeds to S640, and among the feedforward learning values A / Fff corresponding to a plurality of cylinders. Based on the minimum value, lean limit control is performed, and this routine is temporarily terminated.

<実施形態の構成による効果>
以上説明したように、本実施形態の制御装置2においては、リーンバーン(リーンリミット)運転のために空燃比がよりリーンに変更される際に、燃焼に寄与する燃料の量が減少されない。したがって、機関発生トルクが比較的大きく減少することに起因して運転者が違和感を覚えるという問題を回避することができる。
<Effects of Configuration of Embodiment>
As described above, in the control device 2 of the present embodiment, when the air-fuel ratio is changed to leaner for lean burn (lean limit) operation, the amount of fuel contributing to combustion is not reduced. Therefore, it is possible to avoid the problem that the driver feels uncomfortable due to a relatively large decrease in engine generated torque.

しかも、過渡運転時等において筒内吸入空気量Mcを精度良く推定できない場合であっても、燃焼状態指標取得値(MFB30)が燃焼状態指標目標値(MFB30tgt)と一致するようにスロットル開度TAが制御される。よって、機関発生トルクの変動を小さくしながら空燃比がリーン化される。   In addition, even when the cylinder intake air amount Mc cannot be accurately estimated during transient operation or the like, the throttle opening degree TA so that the combustion state index acquisition value (MFB30) matches the combustion state index target value (MFB30tgt). Is controlled. Therefore, the air-fuel ratio is made lean while reducing the fluctuation of the engine generated torque.

また、本実施形態の制御装置2においては、スロットル開度TAのフィードバック制御によるリーンリミット制御に際し、空燃比変化に伴う比熱比の変化態様に基づいて取得されたフィードフォワード学習値A/Fffを用いてフィードフォワード制御が行われる。したがって、図7に示されているように、フィードフォワードを行わない場合(図中二点鎖線参照)よりも、本実施形態の制御(図中実線参照)の方が、応答性が良好となる。   Further, in the control device 2 of the present embodiment, the feedforward learning value A / Fff acquired based on the change mode of the specific heat ratio accompanying the change in the air-fuel ratio is used in the lean limit control by the feedback control of the throttle opening TA. Feedforward control is performed. Therefore, as shown in FIG. 7, the control of the present embodiment (see the solid line in the figure) is more responsive than the case where feedforward is not performed (see the two-dot chain line in the figure). .

さらに、本実施形態の制御装置2においては、各気筒に対応する複数のフィードフォワード学習値A/Fffのうちの最低値に基づいてリーンリミット制御が行われる。すなわち、複数気筒のうちの、最も燃焼が緩慢なものを代表気筒とし、この代表気筒に基づいてリーンリミット制御が行われる。これにより、制御負荷(演算処理負荷)が軽減される。   Furthermore, in the control device 2 of the present embodiment, lean limit control is performed based on the lowest value among the plurality of feedforward learning values A / Fff corresponding to each cylinder. That is, of the plurality of cylinders, the slowest combustion is set as a representative cylinder, and lean limit control is performed based on the representative cylinder. Thereby, the control load (calculation processing load) is reduced.

<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
Note that, as described above, the above-described embodiment is merely an example of a specific configuration of the present invention considered to be the best by the applicant at the time of filing of the present application. It should not be limited at all by the embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the specific configurations shown in the above-described embodiments within a range that does not change the essential part of the present invention.

以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。   Hereinafter, some modifications will be exemplified. Here, in the following description of the modified example, components having the same configurations and functions as the components in the above-described embodiment are given the same name and the same reference numerals in the modified example. And And about description of the said component, description in the above-mentioned embodiment shall be used suitably in the range which is not inconsistent.

もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、(特に先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。   However, it goes without saying that the modified examples are not limited to the following. The limited interpretation of the present invention based on the description of the above-described embodiment and the following modifications unfairly harms the interests of the applicant (especially rushing the application under the principle of prior application), but improperly imitates the imitator. It is beneficial and not allowed.

また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。   Further, it goes without saying that the configuration of the above-described embodiment and the configuration described in each of the following modifications can be applied in an appropriate combination within a technically consistent range.

(1)本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用され得る。気筒数、気筒配列方式(直列、V型、水平対向)、燃料噴射方式(ポート噴射、筒内直接噴射)も、特に限定はない。その他、本発明は、上述の実施形態で示された具体的機械構成に何ら限定されるものではない。   (1) The present invention can be applied to gasoline engines, diesel engines, methanol engines, bioethanol engines, and any other types of internal combustion engines. The number of cylinders, cylinder arrangement system (series, V type, horizontally opposed), and fuel injection system (port injection, in-cylinder direct injection) are not particularly limited. In addition, the present invention is not limited to the specific mechanical configuration shown in the above-described embodiment.

(2)また、本発明は、上述の実施形態で示された具体的制御系及び制御動作に何ら限定されるものではない。   (2) The present invention is not limited to the specific control system and control operation shown in the above-described embodiment.

例えば、本発明は、アクセル操作量PAに基づいて決定された燃料噴射量TAUは、空燃比のリーン(リミット)制御の際に、全く減量されてはならないことを意味しない。例えば、運転者に違和感を与えない(最低限必要なトルクが得られる)範囲内において、燃料噴射量の減少が行われても、本発明の範囲から逸脱しない。   For example, the present invention does not mean that the fuel injection amount TAU determined based on the accelerator operation amount PA should not be reduced at all in the lean (limit) control of the air-fuel ratio. For example, even if the fuel injection amount is reduced within a range that does not give the driver a sense of incongruity (a minimum required torque can be obtained), it does not depart from the scope of the present invention.

目標燃焼割合MFB30tgtは、エンジン1の構造に応じて、種々の値(例えば、85〜97%の範囲内の値)に設定され得る。   The target combustion ratio MFB30tgt can be set to various values (for example, a value within the range of 85 to 97%) depending on the structure of the engine 1.

上述の実施形態における空燃比対応値AFLは、エンジン1に供給される燃料混合気の空燃比に対応する値であった。もっとも、本発明はこれに限定されない。例えば、空燃比対応値は、理論空燃比に対する比率であってもよい。   The air-fuel ratio corresponding value AFL in the above-described embodiment is a value corresponding to the air-fuel ratio of the fuel mixture supplied to the engine 1. However, the present invention is not limited to this. For example, the air-fuel ratio correspondence value may be a ratio to the theoretical air-fuel ratio.

燃焼割合を求めるための所定のクランク角θは、ATDC 30°CAに限定されない。また、燃焼割合は、例えば、Wiebe関数と呼ばれる燃焼モデル(例えば、特開2006−9720号公報を参照。)に基づく式等、上記(1)式以外の式によって求められてもよい。   The predetermined crank angle θ for determining the combustion rate is not limited to ATDC 30 ° CA. The combustion ratio may be obtained by an expression other than the expression (1), such as an expression based on a combustion model called a Wiebe function (see, for example, JP-A-2006-9720).

複数の空燃比にて圧縮行程の比熱比κcomp及び膨張行程の比熱比κexpの測定値を取得する場合の、空燃比変化は、強制的な空燃比変化(いわゆる空燃比アクティブ制御)に限定されない。例えば、空燃比フィードバック条件の成立後であってリーンリミット制御条件の成立前におけるエンジン1の運転状態に応じて適宜制御された空燃比(例えば、上流側触媒コンバータ141等の早期暖機のための理論空燃比からのシフト)に対応して、圧縮行程の比熱比κcomp及び膨張行程の比熱比κexpの測定値を取得することが可能である。これにより、燃費低減効果がさらに高まる。   The change in the air-fuel ratio when acquiring the measured values of the specific heat ratio κcomp in the compression stroke and the specific heat ratio κexp in the expansion stroke at a plurality of air-fuel ratios is not limited to forced air-fuel ratio change (so-called air-fuel ratio active control). For example, an air-fuel ratio that is appropriately controlled according to the operating state of the engine 1 after the air-fuel ratio feedback condition is satisfied and before the lean limit control condition is satisfied (for example, for early warm-up of the upstream catalytic converter 141, etc.) It is possible to obtain measured values of the specific heat ratio κcomp of the compression stroke and the specific heat ratio κexp of the expansion stroke corresponding to (shift from the theoretical air-fuel ratio). Thereby, the fuel consumption reduction effect further increases.

圧縮行程の比熱比κcompの測定値及びこれに基づく近似関数fκcomp(A/F)を用いずに、膨張行程の比熱比κexpの測定値及びこれに基づく近似関数fκexp(A/F)によってフィードフォワード学習値A/Fffが取得される場合、圧縮行程の比熱比κcompの測定値及びこれに基づく近似関数fκcomp(A/F)の取得は省略され得る。   Without using the measured value of the specific heat ratio κcomp of the compression stroke and the approximate function fκcomp (A / F) based on the measured value, the measured value of the specific heat ratio κexp of the expansion stroke and the approximate function fκexp (A / F) based on the measured value When the learning value A / Fff is acquired, the measurement value of the specific heat ratio κcomp of the compression stroke and the acquisition of the approximate function fκcomp (A / F) based thereon can be omitted.

空燃比変化に伴う膨張行程の比熱比κexpの変化の特異点(交点等)に対応する空燃比に対して、上述のような所定の処理(1未満の安全係数を乗じたり所定数を減じたりする処理等)を施すことで、フィードフォワード学習値A/Fffが、リーンリミットの近傍であってこれよりも若干リッチ側に設定される。これにより、フィードフォワードで応答性を良好にしつつ、失火等が発生しないような良好なリーンリミット制御が行われ得る。   For the air-fuel ratio corresponding to the singular point (intersection etc.) of the change in the specific heat ratio κexp of the expansion stroke accompanying the air-fuel ratio change, the above-mentioned predetermined processing (multiplying a safety factor of less than 1 or subtracting the predetermined number) The feedforward learning value A / Fff is set near the lean limit and slightly richer than this. Thereby, good lean limit control can be performed such that misfire or the like does not occur while improving responsiveness by feedforward.

(3)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。   (3) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the technical scope of the present invention within the scope not changing the essential part of the present invention. In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed in terms of operation and function are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function.

ピストン往復動型の火花点火式複数気筒(4気筒)4サイクルエンジンと、本発明の一実施形態である空燃比制御装置と、を含むシステム(車両)の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a system (vehicle) including a piston reciprocating spark ignition type multiple cylinder (four cylinders) four-cycle engine and an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示されている制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus shown by FIG. 燃焼割合のクランク角に対する変化の様子を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed the mode of change to the crank angle of a combustion rate. 種々の空燃比における燃焼割合の変化の様子を示したグラフである。It is the graph which showed the mode of the change of the combustion ratio in various air fuel ratios. 空燃比変化に伴う筒内ガス(燃焼室CC内のガス)の比熱比の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the specific heat ratio of the cylinder gas (gas in the combustion chamber CC) accompanying an air fuel ratio change. 図2に示されている制御装置によって実行されるフィードフォワード学習値取得ルーチンの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an example of a feedforward learning value acquisition routine executed by the control device shown in FIG. 2. 図2に示されている制御装置によって実行されるスロットル制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a throttle control routine that is executed by the control device illustrated in FIG. 2. 本発明の実施形態による効果を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the effect by embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

S…システム 1…エンジン
11…シリンダブロック 111…シリンダボア
112…ピストン 113…クランクシャフト
12…シリンダヘッド 129…インジェクタ
13…吸気通路 14…排気通路
132…スロットルバルブ 33…スロットルバルブアクチュエータ
2…空燃比制御装置 200…電子制御装置
201…CPU 212…筒内圧センサ
214…クランクポジションセンサ 217…スロットルポジションセンサ
218…アクセル開度センサ 220…アクセルペダル
B1…アクセル操作量取得手段 B2…燃料噴射量決定手段
B21…暫定スロットル開度決定手段 B22…暫定吸入空気量対応値決定手段
B23…基準空燃比設定手段 B24…燃料噴射量算出手段
B3…燃料噴射手段 B4…燃焼状態指標値取得手段
B5…目標スロットル開度決定手段 B51…空燃比対応値算出手段
B52…目標スロットル開度算出手段 B6…暫定リーンリミット値取得手段
B7…スロットルバルブ制御手段
S ... System 1 ... Engine 11 ... Cylinder block 111 ... Cylinder bore 112 ... Piston 113 ... Crankshaft 12 ... Cylinder head 129 ... Injector 13 ... Intake passage 14 ... Exhaust passage 132 ... Throttle valve 33 ... Throttle valve actuator 2 ... Air-fuel ratio control device 200 ... Electronic control unit 201 ... CPU 212 ... In-cylinder pressure sensor 214 ... Crank position sensor 217 ... Throttle position sensor 218 ... Accelerator opening sensor 220 ... Accelerator pedal B1 ... Accelerator operation amount acquisition means B2 ... Fuel injection amount determination means B21 ... Temporary Throttle opening determination means B22 ... Temporary intake air amount corresponding value determination means B23 ... Reference air / fuel ratio setting means B24 ... Fuel injection amount calculation means B3 ... Fuel injection means B4 ... Combustion state index value acquisition means B5 ... Target throttle Le opening determining means B51 ... air corresponding value calculating means B52 ... target throttle opening degree calculation unit B6 ... provisional lean limit value acquiring unit B7 ... Throttle valve control means

Claims (6)

内燃機関の空燃比をリーンリミットに向けて制御する、空燃比制御装置であって、
アクセル操作量を取得する、アクセル操作量取得手段と、
前記アクセル操作量取得手段によって取得された前記アクセル操作量と所定の基準空燃比とに基づいて燃料噴射量を決定する、燃料噴射量決定手段と、
前記燃料噴射量決定手段によって決定された前記燃料噴射量の燃料を燃料噴射器に噴射させる、燃料噴射手段と、
前記燃料噴射器における前記燃料噴射量の前記燃料の噴射により前記内燃機関の気筒内に形成された燃料混合気の燃焼状態を示す燃焼状態指標値を取得する、燃焼状態指標値取得手段と、
前記リーンリミットの近傍と推定される暫定リーンリミット値を取得する、暫定リーンリミット値取得手段と、
前記燃焼状態指標値取得手段による前記燃焼状態指標値の取得値である燃焼状態指標取得値が所定の燃焼状態指標目標値と一致するように、前記暫定リーンリミット値と前記燃焼状態指標取得値と前記燃焼状態指標目標値とに基づいて、スロットルバルブの開度の目標値である目標スロットル開度を決定する、目標スロットル開度決定手段と、
前記スロットルバルブの前記開度が前記目標スロットル開度と一致するように、同スロットルバルブを制御する、スロットルバルブ制御手段と、
を備えたことを特徴とする、空燃比制御装置。
An air-fuel ratio control device for controlling an air-fuel ratio of an internal combustion engine toward a lean limit,
An accelerator operation amount acquisition means for acquiring an accelerator operation amount;
Fuel injection amount determination means for determining a fuel injection amount based on the accelerator operation amount acquired by the accelerator operation amount acquisition means and a predetermined reference air-fuel ratio;
Fuel injection means for causing a fuel injector to inject fuel of the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination means;
Combustion state index value acquisition means for acquiring a combustion state index value indicating a combustion state of a fuel mixture formed in a cylinder of the internal combustion engine by the fuel injection of the fuel injection amount in the fuel injector;
A provisional lean limit value obtaining means for obtaining a provisional lean limit value estimated to be in the vicinity of the lean limit;
The provisional lean limit value and the combustion state index acquisition value are set so that a combustion state index acquisition value that is an acquired value of the combustion state index value by the combustion state index value acquisition unit matches a predetermined combustion state index target value. A target throttle opening determination means for determining a target throttle opening that is a target value of the opening of the throttle valve based on the combustion state index target value;
Throttle valve control means for controlling the throttle valve so that the opening of the throttle valve matches the target throttle opening;
An air-fuel ratio control apparatus comprising:
請求項1に記載の空燃比制御装置であって、
前記燃焼状態指標値取得手段は、前記気筒内の圧力に基づいて前記燃料混合気中の前記燃料の所定クランク角における燃焼割合を取得する燃焼割合取得手段であることを特徴とする、空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to claim 1,
The combustion state index value acquisition means is combustion ratio acquisition means for acquiring a combustion ratio at a predetermined crank angle of the fuel in the fuel mixture based on the pressure in the cylinder. apparatus.
請求項1又は請求項2に記載の空燃比制御装置であって、
前記暫定リーンリミット値取得手段は、複数の空燃比に対応する前記燃料混合気の状態を取得することで、前記暫定リーンリミット値を取得することを特徴とする、空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to claim 1 or 2,
The provisional lean limit value acquisition means acquires the provisional lean limit value by acquiring the state of the fuel mixture corresponding to a plurality of air-fuel ratios.
請求項3に記載の空燃比制御装置であって、
前記暫定リーンリミット値取得手段は、複数の空燃比にて前記気筒内の圧力に基づいて圧縮行程及び膨張行程における比熱比を取得することで、空燃比変化に伴う前記圧縮行程及び前記膨張行程における比熱比の変化態様を推定し、この推定結果に基づいて前記暫定リーンリミット値を取得することを特徴とする、空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to claim 3,
The provisional lean limit value acquisition means acquires a specific heat ratio in the compression stroke and the expansion stroke based on the pressure in the cylinder at a plurality of air-fuel ratios, and thereby in the compression stroke and the expansion stroke accompanying the change in the air-fuel ratio. An air-fuel ratio control apparatus that estimates a change mode of a specific heat ratio and acquires the provisional lean limit value based on the estimation result.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1項に記載の空燃比制御装置であって、
前記燃料噴射量決定手段は、
前記アクセル操作量が大きいほど大きくなる暫定スロットル開度を、前記アクセル操作量取得手段によって取得された前記アクセル操作量に基づいて決定する、暫定スロットル開度決定手段と、
実際の前記スロットルバルブの前記開度が前記暫定スロットル開度であると仮定した場合に前記気筒内に吸入される空気量に対応する値である暫定吸入空気量対応値を、前記暫定スロットル開度に基づいて推定する、空気量推定手段と、
前記空気量推定手段によって推定された前記暫定吸入空気量対応値に対応する量の空気が前記気筒内に吸入されると仮定した場合に同気筒内に形成される燃料混合気の空燃比が前記基準空燃比と一致するように、前記燃料噴射量を算出する、燃料噴射量算出手段と、
を含み、
前記目標スロットル開度決定手段は、
前記燃焼状態指標取得値を前記燃焼状態指標目標値と一致させるために前記気筒内に形成すべき前記燃料混合気の空燃比に対応する値である空燃比対応値を、前記燃焼状態指標取得値と前記燃焼状態指標目標値とに基づいて算出する、空燃比対応値算出手段と、
前記空気量推定手段によって推定された前記暫定吸入空気量対応値と、前記空燃比対応値とに基づいて、前記目標スロットル開度を算出する、目標スロットル開度算出手段と、
を含むことを特徴とする、空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection amount determining means includes
A provisional throttle opening determining means for determining a provisional throttle opening that increases as the accelerator operation amount increases based on the accelerator operation amount acquired by the accelerator operation amount acquisition means;
When it is assumed that the actual opening of the throttle valve is the provisional throttle opening, a provisional intake air amount corresponding value that is a value corresponding to the amount of air sucked into the cylinder is obtained as the provisional throttle opening degree. An air amount estimating means for estimating based on
When it is assumed that an amount of air corresponding to the provisional intake air amount corresponding value estimated by the air amount estimation means is sucked into the cylinder, the air-fuel ratio of the fuel mixture formed in the cylinder is Fuel injection amount calculating means for calculating the fuel injection amount so as to coincide with a reference air-fuel ratio;
Including
The target throttle opening determining means is
An air-fuel ratio corresponding value that is a value corresponding to an air-fuel ratio of the fuel mixture to be formed in the cylinder in order to make the combustion state index acquired value coincide with the combustion state index target value is set to the combustion state index acquired value. And an air-fuel ratio corresponding value calculating means for calculating based on the combustion state index target value;
Target throttle opening calculation means for calculating the target throttle opening based on the provisional intake air amount correspondence value estimated by the air amount estimation means and the air-fuel ratio correspondence value;
An air-fuel ratio control apparatus comprising:
請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1項に記載の空燃比制御装置であって、
前記内燃機関には複数の前記気筒が設けられていて、
前記暫定リーンリミット値取得手段は、複数の前記気筒のそれぞれについて前記暫定リーンリミット値を取得し、
前記目標スロットル開度決定手段は、複数の前記気筒に対応する複数の前記暫定リーンリミット値のうちの最低値に基づいて、前記目標スロットル開度を決定することを特徴とする、空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The internal combustion engine is provided with a plurality of the cylinders,
The provisional lean limit value acquisition means acquires the provisional lean limit value for each of the plurality of cylinders,
The target throttle opening determining means determines the target throttle opening based on the lowest value among the plurality of provisional lean limit values corresponding to the plurality of cylinders. .
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