JP5293766B2 - Engine control device - Google Patents

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Abstract

The device has a target combustion parameter determination circuit i.e. combustion parameters computer (32), determining combustion parameters i.e. ignition timings, that represent combustion states of fuel in an internal combustion engine (10). The combustion parameters include values of a time series parameter, where the time series parameter values are defined as time-series data represented at predetermined time points. A control instruction computer i.e. actuator controller (33), calculates instruction values based on desired values of the time-series data by using correlation data.

Description

本発明は、燃料噴射弁やEGRバルブ等のアクチュエータの作動を制御することで、エンジンの燃焼状態を制御し、ひいてはエンジンの性能を制御するエンジン制御装置に関する。   The present invention relates to an engine control device that controls the combustion state of an engine by controlling the operation of an actuator such as a fuel injection valve or an EGR valve, and thus controls the performance of the engine.

従来より、所望とするエンジン性能を満たすよう、燃料噴射量、噴射時期、EGR量、過給圧、吸気量、点火時期、吸排気バルブの開閉時期等の各制御パラメータを制御するエンジン制御装置が知られている。エンジン性能を表す性能パラメータとしては、例えばNOx量、CO量等の排気エミッションに関する値や、出力トルク、燃料消費率(燃費)等が挙げられる。   Conventionally, there has been an engine control device that controls various control parameters such as fuel injection amount, injection timing, EGR amount, boost pressure, intake air amount, ignition timing, intake / exhaust valve opening / closing timing so as to satisfy desired engine performance. Are known. Examples of performance parameters representing engine performance include values related to exhaust emissions such as NOx amount and CO amount, output torque, fuel consumption rate (fuel consumption), and the like.

また一般には、これらエンジン性能に対する燃料噴射量等、上記制御パラメータの指令値は、適合試験により作成された制御マップを用いて設定されるものとなっている。この場合、複数の制御パラメータ(燃料噴射量、噴射時期等)の指令値を設定するための制御マップは各々独立して設けられており、それらの各制御マップにより設定された制御パラメータの指令値に基づいて、性能パラメータが目標値になるよう各種の制御が行われる。こうして各制御パラメータの指令値が各々独立して設定される場合、ある性能パラメータが目標値になると別の性能パラメータが目標値からずれ、その別の性能パラメータが目標値になると前記ある性能パラメータが目標値からずれてしまうといった、複数の性能パラメータが相互干渉する状況に陥りやすい。よって、複数の性能パラメータを同時に目標値に一致させることは困難であるのが現状である。   In general, the command values of the control parameters such as the fuel injection amount for the engine performance are set using a control map created by a conformance test. In this case, control maps for setting command values for a plurality of control parameters (fuel injection amount, injection timing, etc.) are provided independently, and the command values of the control parameters set by these control maps are provided. Based on the above, various controls are performed so that the performance parameter becomes the target value. In this way, when the command values of the respective control parameters are set independently, when a certain performance parameter reaches the target value, another performance parameter deviates from the target value, and when the other performance parameter reaches the target value, the certain performance parameter is It is easy to fall into a situation where a plurality of performance parameters interfere with each other, such as deviation from the target value. Therefore, at present, it is difficult to simultaneously match a plurality of performance parameters with a target value.

また、先行技術として、燃焼状態を表す燃焼パラメータの目標値をエンジン運転状態から算出し、目標値に対して実際にセンサ等で検出した実燃焼パラメータを一致させるようにフィードバック制御を実施するもの(特許文献1)や、目標値に対してシミュレーションモデルによる予測値と一致させるようにフィードバック制御を実施するもの(特許文献2)がある。   Further, as a prior art, a target value of a combustion parameter representing a combustion state is calculated from an engine operating state, and feedback control is performed so that the actual combustion parameter actually detected by a sensor or the like matches the target value ( Patent Document 1) and those that perform feedback control so that a target value matches a predicted value based on a simulation model (Patent Document 2).

特開2008−223643号公報JP 2008-223634 A 特開2007−77935号公報JP 2007-77935 A

しかしながら、上記特許文献1,2を含む従来技術では、燃焼パラメータの目標値を、排気エミッションや出力トルク、燃費などのうちいずれかの性能パラメータに対して、個々に適合や演算により設定するようにしている。そのため、やはり燃焼パラメータの目標値と実値とのずれをフィードバック制御により一致させた場合に、その燃焼パラメータに対応付けられた性能パラメータについては目標値に追従できていても、それ以外の性能パラメータについては目標値に追従できていないという事態が生じるおそれがあった。つまり、燃焼パラメータのフィードバック制御を実施する際に、複数の性能パラメータについて相互干渉が生じ、結果としてこれら複数の性能パラメータを同時に目標値に一致させることができないという不都合があった。   However, in the prior art including the above Patent Documents 1 and 2, the target value of the combustion parameter is individually set by adaptation or calculation with respect to any performance parameter such as exhaust emission, output torque, and fuel consumption. ing. Therefore, when the deviation between the target value of the combustion parameter and the actual value is matched by feedback control, the performance parameter associated with the combustion parameter can follow the target value even if it can follow the target value. There was a possibility that a situation in which the target value was not followed could occur. That is, when performing feedback control of the combustion parameter, there is a disadvantage that mutual interference occurs with respect to a plurality of performance parameters, and as a result, the plurality of performance parameters cannot be matched with the target value at the same time.

また、アクチュエータにおいて個体差や経時変化が生じていると、それらが原因でエンジンの燃焼状態に影響が生じ、燃焼状態に基づくエンジン性能の制御に悪影響が及ぶことが懸念される。例えば、燃料噴射弁の噴孔の詰まりが生じると、筒内圧や熱発生率の変化波形(燃焼波形)が基準となる基準波形と異なるものとなる。かかる場合、所望のエンジン性能が得られない不都合が生じるおそれがあった。   In addition, if there are individual differences or changes with time in the actuator, there is a concern that the engine combustion state is affected by these differences, and the engine performance control based on the combustion state is adversely affected. For example, when the injection hole of the fuel injection valve is clogged, the change waveform (combustion waveform) of the in-cylinder pressure and the heat generation rate is different from the reference waveform. In such a case, there is a possibility that a disadvantage that the desired engine performance cannot be obtained may occur.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンの燃焼状態の制御性改善によりエンジン性能を好適に制御し、しかもアクチュエータにおいて個体差や経時変化が生じていてもそれを反映した好適な制御を実現できるエンジン制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to suitably control the engine performance by improving the controllability of the combustion state of the engine, and further, individual differences and changes with time have occurred in the actuator. Another object of the present invention is to provide an engine control device that can realize suitable control reflecting the above.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.

請求項1に記載の発明では、アクチュエータの作動を制御することで、エンジンの燃焼状態を制御するエンジン制御装置であって、
前記燃焼状態を表す複数の燃焼パラメータについて各燃焼パラメータの目標値を設定する燃焼目標設定手段と、
前記複数の燃焼パラメータと前記アクチュエータに関する制御パラメータとの相関を定義した第1相関データを用い、前記燃焼目標設定手段により設定した各燃焼パラメータの目標値に基づいて前記制御パラメータの指令値を算出する制御指令値算出手段と、
を備え、
前記複数の燃焼パラメータは、エンジン燃焼室内での燃焼発生に伴い時系列で変化する特定パラメータであって、かつ該特定パラメータについてあらかじめ定めた複数の時系列点でのデータである時系列データを含み、前記第1相関データは、前記各時系列点での時系列データと前記制御パラメータとの相関を定義したものであり、
前記燃焼目標設定手段は、前記各時系列点での時系列データの目標値を設定し、
前記制御指令値算出手段は、前記第1相関データを用い、前記各時系列点での時系列データの目標値に基づいて前記制御パラメータの指令値を算出する。
The invention according to claim 1 is an engine control device that controls the combustion state of the engine by controlling the operation of the actuator,
Combustion target setting means for setting a target value of each combustion parameter for a plurality of combustion parameters representing the combustion state;
Using the first correlation data defining the correlation between the plurality of combustion parameters and the control parameters related to the actuator, the command value of the control parameter is calculated based on the target value of each combustion parameter set by the combustion target setting means. Control command value calculating means;
With
The plurality of combustion parameters are specific parameters that change in time series with the occurrence of combustion in the engine combustion chamber, and include time-series data that is data at a plurality of time-series points predetermined for the specific parameters. The first correlation data defines the correlation between the time series data at each time series point and the control parameter,
The combustion target setting means sets a target value of time series data at each time series point,
The control command value calculation means calculates the command value of the control parameter based on the target value of the time series data at each time series point using the first correlation data.

上記発明において、第1相関データは、複数の燃焼パラメータ(例えば着火時期や着火開始遅れ時間、熱発生率、熱発生率最大時期等)と制御パラメータ(例えば燃料噴射量やEGR量、過給圧等)との相関を定義したものであり、その相関は、各制御パラメータに対して複数の燃焼パラメータが関連付けされるものとなっている。例えば、単に着火時期と燃料噴射量との相関が1対1で定義されるものではなく、着火時期や着火開始遅れ時間、熱発生率、熱発生率最大時期等、複数の燃焼パラメータについて、それら各燃焼パラメータの目標値を同時に満たすようにして燃料噴射量が定義されている。   In the above invention, the first correlation data includes a plurality of combustion parameters (for example, ignition timing, ignition start delay time, heat generation rate, maximum heat generation rate, etc.) and control parameters (for example, fuel injection amount, EGR amount, boost pressure). Etc.), and the correlation is such that a plurality of combustion parameters are associated with each control parameter. For example, the correlation between the ignition timing and the fuel injection amount is not simply defined on a one-to-one basis, but for a plurality of combustion parameters such as the ignition timing, the ignition start delay time, the heat generation rate, the maximum heat generation rate, etc. The fuel injection amount is defined so as to satisfy the target values of the respective combustion parameters at the same time.

したがって、複数の燃焼パラメータの個々に対して独立して制御パラメータとの関係が規定され、個々の燃焼パラメータの都合により制御パラメータの指令値が設定される既存の技術とは異なり、複数の燃焼パラメータが相互干渉することを抑制でき、その相互干渉によるエンジン性能の制御性悪化を回避できる。つまり、上記の第1相関データを用いることにより、複数の燃焼パラメータを同時に目標値にすることに対する制御性向上を図ることができ、ひいてはエンジン性能を好適に制御できる。なお、請求項1の発明では、複数の燃焼パラメータと制御パラメータとの相関をエンジンシステムの逆モデルで表したパラメータ演算式が、第1相関データとして用いられるとよい。   Therefore, the relationship between the control parameters is individually defined for each of the plurality of combustion parameters, and unlike the existing technology in which the command value of the control parameter is set for the convenience of each combustion parameter, the plurality of combustion parameters Can be prevented from interfering with each other, and deterioration of controllability of engine performance due to the mutual interference can be avoided. That is, by using the first correlation data, it is possible to improve the controllability with respect to simultaneously setting a plurality of combustion parameters to the target value, and thus it is possible to suitably control the engine performance. In the first aspect of the invention, it is preferable that a parameter arithmetic expression in which a correlation between a plurality of combustion parameters and a control parameter is expressed by an inverse model of the engine system is used as the first correlation data.

ところで、複数の燃焼パラメータの中には、エンジンの燃焼サイクルにおいて燃料の燃焼に合わせて時系列で変化するパラメータが存在する。例えば、エンジン燃焼室内の圧力である筒内圧や、燃焼室内での熱発生率、筒内温度等がそれである。また、アクチュエータにおいて個体差や経時変化が生じることを想定すると、それらが原因でエンジンの燃焼状態に影響が生じ、特に燃焼発生に伴い時系列で変化する時系列データ(波形データ)に、個体差や経時変化に起因する影響が現れることが考えられる。例えば、アクチュエータとして燃料噴射弁を想定した場合、その燃料噴射弁の噴孔の詰まりが生じると、筒内圧や熱発生率の変化波形(燃焼波形)が基準波形と異なるものとなり、着火時期等のタイミングに合わせて定められている所定時期での筒内圧や熱発生率が小さくなったり、それら筒内圧や熱発生率の変化のタイミングが前後にシフトしたりすることが考えられる。   By the way, among the plurality of combustion parameters, there are parameters that change in time series in accordance with the combustion of fuel in the combustion cycle of the engine. For example, in-cylinder pressure that is the pressure in the engine combustion chamber, heat generation rate in the combustion chamber, in-cylinder temperature, and the like. Assuming that individual differences and changes over time occur in the actuator, the engine combustion state is affected by these factors. In particular, the time series data (waveform data) that changes in time series with the occurrence of combustion has individual differences. It is also possible that effects due to changes over time appear. For example, assuming a fuel injection valve as the actuator, if the injection hole of the fuel injection valve is clogged, the change waveform (combustion waveform) of the in-cylinder pressure and heat generation rate will be different from the reference waveform, and the ignition timing etc. It is conceivable that the in-cylinder pressure and the heat generation rate at a predetermined time determined in accordance with the timing become small, or the timing of changes in the in-cylinder pressure and the heat generation rate shifts back and forth.

そこで本発明では、複数の燃焼パラメータが、エンジン燃焼室内での燃焼発生に伴い時系列で変化する特定パラメータであって、かつ該特定パラメータについてあらかじめ定めた複数の時系列点でのデータである時系列データを含むものとし、第1相関データ(制御パラメータの演算式)が、各時系列点での時系列データと制御パラメータとの相関を定義したものであるとする。そして、各時系列点での時系列データの目標値を設定するとともに、第1相関データを用い、各時系列点での時系列データの目標値に基づいて前記制御パラメータの指令値を算出する。   Therefore, in the present invention, when the plurality of combustion parameters are specific parameters that change in time series with the occurrence of combustion in the engine combustion chamber, and are data at a plurality of time series points that are predetermined for the specific parameters. It is assumed that series data is included, and the first correlation data (control parameter calculation formula) defines the correlation between the time series data and the control parameter at each time series point. Then, the target value of the time series data at each time series point is set, and the command value of the control parameter is calculated based on the target value of the time series data at each time series point using the first correlation data. .

上記構成によれば、アクチュエータの制御に際し、各燃焼パラメータについて時系列の特性までも加味して制御パラメータの指令値を算出でき、結果として、仮に燃料噴射弁において個体差や経時変化等に起因して筒内圧や熱発生率の波形に違いが生じていても、それを反映しつつエンジン性能を制御できる。   According to the above configuration, when controlling the actuator, it is possible to calculate the command value of the control parameter by taking into account the time-series characteristics of each combustion parameter, and as a result, the fuel injection valve is caused by individual differences or changes with time. Even if there is a difference in the in-cylinder pressure and heat generation rate waveforms, the engine performance can be controlled while reflecting the difference.

以上により、エンジンの燃焼状態の制御性改善によりエンジン性能を好適に制御し、しかもアクチュエータにおいて個体差や経時変化が生じていてもそれを反映した好適な制御を実現できるものとなる。   As described above, it is possible to appropriately control the engine performance by improving the controllability of the combustion state of the engine, and it is possible to realize a suitable control reflecting the individual difference and the change with time in the actuator.

請求項2に記載の発明では、前記時系列データの時系列点の数を、前記エンジンの運転状態に基づいて可変に設定する時系列点設定手段と、前記時系列データの時系列点の設定数に基づいて前記第1相関データの少なくとも一部を変更する手段とを備える。   In the invention according to claim 2, time series point setting means for variably setting the number of time series points of the time series data based on an operating state of the engine, and setting of the time series points of the time series data Means for changing at least a part of the first correlation data based on the number.

エンジン運転状態が相違すると、アクチュエータの個体差や経時変化による影響の度合いが相違することが考えられる。例えば、アイドル運転状態では、高負荷運転状態に比べて、アクチュエータの個体差や経時変化による影響の度合いが大きくなると考えられる。この点、上記構成では、エンジンの運転状態に基づいて時系列データの時系列点の数を可変に設定するため、アクチュエータの個体差や経時変化による影響の度合いを加味しつつ、エンジン性能の制御を実施できる。   If the engine operating state is different, it is conceivable that the degree of influence due to individual differences of actuators and changes with time is different. For example, in the idle operation state, it is considered that the degree of influence due to individual differences of the actuators and changes with time is greater than in the high load operation state. In this regard, in the above configuration, the number of time-series points in the time-series data is variably set based on the operating state of the engine, so that the engine performance is controlled while taking into account the degree of influence due to individual differences in actuators and changes over time. Can be implemented.

請求項3に記載の発明では、前記時系列点設定手段は、前記時系列データの時系列点の数をエンジン回転速度に基づいて可変に設定するものであり、所定の低回転域とそれよりも高回転側の高回転域とのうち、前記低回転域では前記高回転域よりも前記時系列点数を多くする。   According to a third aspect of the present invention, the time-series point setting means variably sets the number of time-series points of the time-series data based on an engine speed, and a predetermined low rotation range and Among the high rotation regions on the high rotation side, the time series score is increased in the low rotation region than in the high rotation region.

この場合、エンジン回転速度が小さく、アクチュエータの個体差や経時変化による影響の度合いが大きくなりがちな状況下で、エンジン性能の制御精度を高めることができる。これは、電子制御装置(ECU)での演算負荷を考慮しても、低回転域で時系列点数を多くする構成(逆に言えば、高回転域で時系列点数を少なくする構成)は有利であると言える。   In this case, the control accuracy of the engine performance can be increased under a situation where the engine rotational speed is low and the degree of influence due to individual differences of actuators or changes with time tends to increase. This is advantageous even if the calculation load on the electronic control unit (ECU) is taken into account, the configuration that increases the time series score in the low rotation range (in other words, the configuration that decreases the time series score in the high rotation range). It can be said that.

請求項4に記載の発明では、前記アクチュエータは、前記エンジンに対して燃料を噴射する燃料噴射弁であり、該燃料噴射弁による燃料噴射時の噴射態様を可変に設定できるエンジン制御装置であって、前記設定される噴射態様に基づいて前記第1相関データの少なくとも一部を変更する手段を備える。   According to a fourth aspect of the present invention, the actuator is a fuel injection valve that injects fuel to the engine, and an engine control device capable of variably setting an injection mode at the time of fuel injection by the fuel injection valve. And means for changing at least a part of the first correlation data based on the set injection mode.

燃料噴射弁の噴射態様は種々有り、例えば1燃焼に対して1回の燃料噴射を実施する噴射態様、複数回の燃料噴射を実施する噴射態様などがある。また、複数回の燃料噴射を実施する場合において、例えばパイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射等に分別される各噴射をそれぞれ何回ずつ実施するかを都度変更することもある。この場合、燃料噴射弁の噴射態様が相違すると、燃焼に関する時系列データ(燃焼波形)も相違することになる。この点、上記構成では、都度の噴射態様に合わせて第1相関データの少なくとも一部が変更されるため、噴射態様の変更に伴う時系列データの変更を加味しつつ、エンジン性能の制御を実施できる。   There are various injection modes of the fuel injection valve, such as an injection mode in which one fuel injection is performed for one combustion, an injection mode in which a plurality of fuel injections are performed, and the like. Further, in the case of performing a plurality of fuel injections, for example, the number of times each injection divided into pilot injection, main injection, after-injection, etc., may be changed each time. In this case, when the injection mode of the fuel injection valve is different, the time-series data (combustion waveform) regarding combustion is also different. In this regard, in the above configuration, since at least a part of the first correlation data is changed in accordance with the injection mode at each time, the engine performance is controlled while taking into account the change in the time series data accompanying the change in the injection mode. it can.

請求項5に記載の発明では、前記特定パラメータは、エンジン燃焼室内での筒内圧、筒内圧変化率、熱発生率及び熱発生量の少なくともいずれかの燃焼波形データであり、前記アクチュエータとしての燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼開始時期での前記燃焼波形データと、燃焼ピークでの前記燃焼波形データと、燃焼終了時期での前記燃焼波形データとを、少なくとも前記各時系列点での時系列データとして含むものである。   In the invention according to claim 5, the specific parameter is combustion waveform data of at least one of in-cylinder pressure, in-cylinder pressure change rate, heat generation rate, and heat generation amount in the engine combustion chamber, and fuel as the actuator The combustion waveform data at the combustion start timing of the fuel injected from the injector, the combustion waveform data at the combustion peak, and the combustion waveform data at the combustion end timing at least at each time series point It is included as series data.

燃焼開始時期での燃焼波形データ(筒内圧や筒内圧変化率、熱発生率、熱発生量)や、燃焼ピークでの燃焼波形データ、燃焼終了時期での燃焼波形データは、燃焼の特性を把握する上で物理的に意味を持つものであり、かつアクチュエータの個体差や経時変化の影響が反映されるものとなる。したがって、燃焼状態を考慮して性能パラメータを制御する上で、アクチュエータの個体差や経時変化を好適に反映できる。   Combustion waveform data (in-cylinder pressure, in-cylinder pressure change rate, heat generation rate, heat generation amount) at the start of combustion, combustion waveform data at the combustion peak, and combustion waveform data at the end of combustion grasp the characteristics of combustion. Therefore, it is physically meaningful and reflects the effects of individual differences in actuators and changes over time. Therefore, when the performance parameter is controlled in consideration of the combustion state, individual differences and changes with time of the actuator can be favorably reflected.

請求項6に記載の発明では、エンジン性能を表す複数の性能パラメータについて各性能パラメータの目標値を設定する性能目標設定手段を備える。そして、前記燃焼目標設定手段は、前記複数の性能パラメータと前記複数の燃焼パラメータとの相関を定義した第2相関データを用い、前記性能目標設定手段により設定した各性能パラメータの目標値に基づいて、それら各目標値に対する前記複数の燃焼パラメータの目標値を算出する。   According to a sixth aspect of the present invention, performance target setting means for setting target values of each performance parameter for a plurality of performance parameters representing engine performance is provided. The combustion target setting means uses the second correlation data defining the correlation between the plurality of performance parameters and the plurality of combustion parameters, and based on the target value of each performance parameter set by the performance target setting means. The target values of the plurality of combustion parameters for each target value are calculated.

第2相関データは、複数の性能パラメータ(例えばNOx量やPM量、出力トルク、燃費等)と複数の燃焼パラメータ(例えば着火時期や着火開始遅れ時間、熱発生率、熱発生率最大時期等)との相関を定義したものであり、その相関は、性能パラメータと燃焼パラメータとが1対1で関連付けされるものではなく、複数対複数で関連付けされるものとなっている。例えば、単に燃費と熱発生率最大時期との相関が1対1で定義されるものではなく、NOx量やPM量、燃費等の各性能パラメータの全てについて、各性能パラメータの目標値を同時に満たすための着火時期や着火開始遅れ時間、熱発生率、熱発生率最大時期等の組み合わせが定義されている。   The second correlation data includes a plurality of performance parameters (eg, NOx amount, PM amount, output torque, fuel consumption, etc.) and a plurality of combustion parameters (eg, ignition timing, ignition start delay time, heat generation rate, heat generation rate maximum time, etc.) The correlation is not a one-to-one association between performance parameters and combustion parameters, but a plurality to many. For example, the correlation between the fuel efficiency and the maximum heat release rate is not defined in a one-to-one relationship, and the target values of the performance parameters are simultaneously satisfied for all performance parameters such as NOx amount, PM amount, and fuel consumption. For example, a combination of ignition timing, ignition start delay time, heat generation rate, maximum heat generation rate, and the like is defined.

したがって、複数の性能パラメータの個々について独立して燃焼パラメータの目標値が設定される既存の技術とは異なり、複数の性能パラメータが相互干渉することを抑制でき、その相互干渉による制御性悪化を回避できる。つまり、上記の第2相関データを用いることにより、複数の性能パラメータを同時に目標値にすることに対する制御性向上を図ることができる。なお、請求項6の発明では、複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関をエンジンシステムの逆モデルで表したパラメータ演算式が、第2相関データとして用いられるとよい。   Therefore, unlike the existing technology in which the target value of the combustion parameter is set independently for each of a plurality of performance parameters, it is possible to suppress a plurality of performance parameters from interfering with each other and to avoid deterioration of controllability due to the mutual interference. it can. That is, by using the second correlation data, it is possible to improve controllability for simultaneously setting a plurality of performance parameters to target values. In the invention of claim 6, a parameter calculation expression in which a correlation between a plurality of performance parameters and a plurality of combustion parameters is expressed by an inverse model of the engine system may be used as the second correlation data.

本発明の第1実施形態に関し、エンジン制御装置のブロック図。The block diagram of an engine control apparatus regarding 1st Embodiment of this invention. (a)は燃焼パラメータ演算式を示す図、(b)は制御パラメータ演算式を示す図。(A) is a figure which shows a combustion parameter calculation formula, (b) is a figure which shows a control parameter calculation formula. エンジンの燃焼波形を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating the combustion waveform of an engine. 制御指令値算出処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a control command value calculation process. 第2実施形態にかかるエンジン制御装置のブロック図。The block diagram of the engine control apparatus concerning 2nd Embodiment. 相関データ変更処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a correlation data change process. 相関データ変更処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a correlation data change process.

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。   Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.

(第1実施形態)
本実施形態にかかるエンジン制御装置は、車両用のエンジン(内燃機関)に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒#1〜#4について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させるディーゼルエンジンを想定している。
(First embodiment)
The engine control apparatus according to the present embodiment is mounted on a vehicle engine (internal combustion engine), in which high pressure fuel is injected into a plurality of cylinders # 1 to # 4 to perform compression auto-ignition combustion. A diesel engine is assumed.

図1は、エンジン制御装置のブロック図である。エンジン10には、複数種類のアクチュエータ11が搭載されており、これらのアクチュエータ11の作動が電子制御ユニット(ECU20)により制御されることで、エンジン10の燃焼状態が制御され、ひいてはエンジン性能が制御される。   FIG. 1 is a block diagram of the engine control apparatus. A plurality of types of actuators 11 are mounted on the engine 10, and the operation of these actuators 11 is controlled by an electronic control unit (ECU 20), whereby the combustion state of the engine 10 is controlled and thus the engine performance is controlled. Is done.

燃料系に関するアクチュエータ11の具体例としては、燃焼に供する燃料を噴射する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁へ供給する燃料の圧力を制御する高圧ポンプ等が挙げられる。ECU20は、高圧ポンプが吸入して吐出する燃料量(制御パラメータ)の指令値を高圧ポンプへ出力することで、噴射燃料の圧力を制御する。また、ECU20は、燃料噴射弁による燃料の噴射量(噴射時間)、噴射時期、1燃焼あたりに噴射する多段噴射回数等の制御パラメータの指令値を燃料噴射弁へ出力する。燃料噴射弁について、本実施形態では特にエンジン燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴タイプとなっている。   Specific examples of the actuator 11 relating to the fuel system include a fuel injection valve that injects fuel to be used for combustion, and a high-pressure pump that controls the pressure of fuel supplied to the fuel injection valve. The ECU 20 controls the pressure of the injected fuel by outputting a command value of the fuel amount (control parameter) that is sucked and discharged by the high-pressure pump to the high-pressure pump. Further, the ECU 20 outputs command values of control parameters such as the fuel injection amount (injection time) by the fuel injection valve, the injection timing, and the number of multistage injections injected per combustion to the fuel injection valve. In the present embodiment, the fuel injection valve is a direct injection type in which fuel is directly injected into the engine combustion chamber.

吸気系に関するアクチュエータ11の具体例としては、排気の一部をEGRガスとして吸気に循環させるEGR量を制御するEGRバルブ、過給圧を可変制御する可変型過給器、気筒内への新気流入量を制御するスロットルバルブ、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期やリフト量を可変制御するバルブ制御機構等が挙げられる。ECU20は、EGR量、過給圧、新気流入量、機関バルブ開閉時期及びリフト量等の制御パラメータを指令する指令値を、EGRバルブ、可変型過給器、スロットルバルブ、バルブ制御機構の各々へ出力する。以上のようにECU20が出力した各種指令値に基づきアクチュエータ11が作動することで、エンジン燃焼状態が制御され、ひいてはエンジン性能が制御される。   Specific examples of the actuator 11 relating to the intake system include an EGR valve that controls the amount of EGR that circulates a part of exhaust gas into the intake air as EGR gas, a variable supercharger that variably controls the supercharging pressure, and fresh air into the cylinder Examples include a throttle valve that controls the inflow amount, a valve control mechanism that variably controls the opening / closing timing and lift amount of the intake valve or exhaust valve. The ECU 20 sends command values for commanding control parameters such as EGR amount, supercharging pressure, fresh air inflow amount, engine valve opening / closing timing, and lift amount to each of the EGR valve, variable supercharger, throttle valve, and valve control mechanism. Output to. As described above, the actuator 11 is operated based on the various command values output from the ECU 20, whereby the engine combustion state is controlled, and thus the engine performance is controlled.

「エンジン燃焼状態」は複数の燃焼パラメータにより表されるものであり、これらの燃焼パラメータの具体例としては、着火時期、着火開始遅れ時間(燃料噴射を開始してから着火するまでの時間)、熱発生率、熱発生率最大時期等が挙げられる。これらの燃焼パラメータ(着火時期、着火開始遅れ時間、熱発生率、熱発生率最大時期)は、例えば筒内圧センサの出力信号により検出可能な物理量である。   "Engine combustion state" is represented by a plurality of combustion parameters. Specific examples of these combustion parameters include ignition timing, ignition start delay time (time from the start of fuel injection to ignition), Heat generation rate, maximum time of heat generation rate, etc. are mentioned. These combustion parameters (ignition timing, ignition start delay time, heat generation rate, heat generation rate maximum timing) are physical quantities that can be detected by an output signal of the in-cylinder pressure sensor, for example.

「エンジン性能」は複数の性能パラメータにより表されるものであり、これらの性能パラメータの具体例としては、排気エミッションに関する物理量(例えばNOx量、PM量、CO量、HC量等)、出力トルクに関する物理量(例えばエンジン出力軸の回転トルク、エンジン回転速度等)、燃費に関する物理量(例えば消費燃料容積当たりの走行距離、運転時間当たりの燃料消費量等であって、モード試験等により計測される量)、及び燃焼音に関する物理量(例えばエンジン振動、エンジン騒音等)が挙げられる。   “Engine performance” is represented by a plurality of performance parameters. Specific examples of these performance parameters include physical quantities related to exhaust emissions (eg, NOx quantity, PM quantity, CO quantity, HC quantity, etc.), and output torque. Physical quantity (for example, engine output shaft rotation torque, engine speed, etc.), fuel consumption physical quantity (for example, travel distance per consumed fuel volume, fuel consumption per operating time, etc., measured by mode tests, etc.) And physical quantities related to combustion noise (for example, engine vibration, engine noise, etc.).

ECU20はマイクロコンピュータを有し、そのマイコンは、各種の演算を行うCPU、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのRAM、プログラムメモリとしてのROM、データ保存用メモリとしてのEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、バックアップRAM(ECU20の主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ)等を備えて構成されている。   The ECU 20 includes a microcomputer. The microcomputer includes a CPU for performing various calculations, a RAM as a main memory for temporarily storing data and calculation results during the calculation, a ROM as a program memory, and a data storage memory. As described above, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), a backup RAM (a memory that is constantly powered by a backup power source such as an in-vehicle battery after the main power of the ECU 20 is stopped), and the like are included.

また、エンジン10に搭載された各種センサ12,13の検出値はECU20に入力される。エンジン出力センサ12は、上述した性能パラメータの実際の値を検出するセンサであり、例えば、排気中の特定成分量(NOx量等)を検出するセンサ、トルクを検出するセンサ、燃焼音を検出するセンサ等が挙げられる。   In addition, detection values of various sensors 12 and 13 mounted on the engine 10 are input to the ECU 20. The engine output sensor 12 is a sensor that detects an actual value of the performance parameter described above. For example, a sensor that detects a specific component amount (NOx amount, etc.) in exhaust, a sensor that detects torque, and a combustion sound. A sensor etc. are mentioned.

燃焼状態量センサ13は、上述した燃焼パラメータの実際の値を検出するセンサであり、例えば燃焼室内(筒内)の圧力を検出する筒内圧センサ、燃焼に伴い生じるイオンの量を検出するイオンセンサ等が挙げられる。例えば、筒内圧センサにより検出された筒内圧力の変化に基づけば、着火時期、着火開始遅れ時間等を取得できる。   The combustion state quantity sensor 13 is a sensor that detects the actual value of the above-described combustion parameter. For example, an in-cylinder pressure sensor that detects the pressure in the combustion chamber (in-cylinder), an ion sensor that detects the amount of ions generated due to combustion. Etc. For example, based on the change in the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor, the ignition timing, the ignition start delay time, and the like can be acquired.

ECU20は、エンジン制御に関する基本機能の構成として、複数の性能パラメータについて目標値を算出する性能パラメータ算出部31(性能目標設定手段)と、実際の性能パラメータを目標値にするにはどのような燃焼状態(燃焼パラメータ)にすればよいのかを算出する燃焼パラメータ算出部32(燃焼目標設定手段)と、目標とする燃焼状態となるようにアクチュエータ11の作動(制御パラメータ)を制御するアクチュエータ制御部33(制御指令値算出手段)と、性能パラメータの目標値と実値(エンジン出力センサ12の検出値)との偏差を算出する性能パラメータ偏差算出部34(性能フィードバック手段)と、燃焼パラメータの目標値と実値(燃焼状態量センサ13の検出値)との偏差を算出する燃焼パラメータ偏差算出部35(燃焼フィードバック手段)と、を備えている。これら各々の機能ブロック31〜35はマイコンの制御プログラムにより実現される。   The ECU 20 includes a performance parameter calculation unit 31 (performance target setting means) that calculates target values for a plurality of performance parameters as a configuration of basic functions related to engine control, and what kind of combustion to set the actual performance parameters to the target values. A combustion parameter calculation unit 32 (combustion target setting means) that calculates whether the state (combustion parameter) should be set, and an actuator control unit 33 that controls the operation (control parameter) of the actuator 11 so as to achieve the target combustion state. (Control command value calculating means), a performance parameter deviation calculating section 34 (performance feedback means) for calculating a deviation between the target value of the performance parameter and the actual value (detected value of the engine output sensor 12), and the target value of the combustion parameter Parameter deviation calculation for calculating a deviation between the actual value (detected value of the combustion state quantity sensor 13) 35 (combustion feedback means), and a. Each of these functional blocks 31 to 35 is realized by a microcomputer control program.

燃焼パラメータ算出部32は、性能パラメータ偏差算出部34により算出された性能パラメータ偏差を加算していく積分器32aと、ECU20が有するROM等のメモリ(記憶手段)に記憶された「第2相関データ」としての燃焼パラメータ演算式32bとを備えて構成されている。   The combustion parameter calculation unit 32 includes an integrator 32 a that adds the performance parameter deviation calculated by the performance parameter deviation calculation unit 34, and “second correlation data” stored in a memory (storage unit) such as a ROM of the ECU 20. And a combustion parameter calculation expression 32b.

燃焼パラメータ演算式32bは、複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関を定義したものであり、例えば図1に示すモデルや、図2(a)に示す行列式により定義される。これは、「どのような燃焼状態(燃焼パラメータ)にすればどのようなエンジン性能(性能パラメータ)になるのか」換言すれば「要求される性能パラメータにするには燃焼状態をどのようにすればよいのか」を定義した演算式であると言える。したがって、性能パラメータの目標値(又は性能パラメータの変化量)を燃焼パラメータ演算式32bに代入すれば、燃焼パラメータの目標値(又は燃焼パラメータの変化量)を得ることができる。   The combustion parameter calculation expression 32b defines the correlation between a plurality of performance parameters and a plurality of combustion parameters, and is defined by, for example, the model shown in FIG. 1 or the determinant shown in FIG. This is because “what kind of combustion state (combustion parameter) will result in what kind of engine performance (performance parameter)”, in other words “how to make the required performance parameter the combustion state It can be said that this is an arithmetic expression that defines “it is good”. Therefore, by substituting the performance parameter target value (or performance parameter change amount) into the combustion parameter calculation expression 32b, the combustion parameter target value (or combustion parameter change amount) can be obtained.

本実施形態では、燃焼パラメータ演算式32bは、複数の性能パラメータの変化量を変数としたr次元の列ベクトルA1と、q行r列の係数a11〜aqrを表す行列A2との積を、複数の燃焼パラメータの変化量を変数としたq次元の列ベクトルA3として表したものとしている。そして、図1に示すシステムでは、複数の性能パラメータ変化量として性能パラメータの偏差の積分値を用い、その偏差の積分値を、列ベクトルA1を構成する各々の変数に代入することで、列ベクトルA3を構成する各々の変数の解として、複数の燃焼パラメータについて現状の値からの変化量を算出することとしている。   In the present embodiment, the combustion parameter calculation expression 32b includes a plurality of products of an r-dimensional column vector A1 having a plurality of performance parameter changes as variables and a matrix A2 representing q rows and r columns of coefficients a11 to aqr. This is expressed as a q-dimensional column vector A3 with the amount of change in the combustion parameter as a variable. In the system shown in FIG. 1, the integral value of the deviation of the performance parameter is used as a plurality of performance parameter change amounts, and the integral value of the deviation is substituted into each variable constituting the column vector A1, thereby obtaining the column vector. As a solution for each variable constituting A3, the amount of change from the current value is calculated for a plurality of combustion parameters.

なお、積分器32aにより偏差を積分し、その積分値を燃焼パラメータ演算式32bに代入することで、性能パラメータの実値が目標値に対して定常的にずれてしまうといった定常偏差発生の抑制を図っている。そして、積分器32aにより算出された偏差積分値がゼロになると、燃焼パラメータ演算式32bにより算出される値(目標値の変化量)はゼロとなり、燃焼パラメータの目標値は現状の燃焼状態を維持させる値となるよう算出されることとなる。   In addition, by integrating the deviation by the integrator 32a and substituting the integrated value into the combustion parameter calculation formula 32b, it is possible to suppress the occurrence of steady deviation such that the actual value of the performance parameter is constantly deviated from the target value. I am trying. When the deviation integrated value calculated by the integrator 32a becomes zero, the value (change amount of the target value) calculated by the combustion parameter calculation expression 32b becomes zero, and the target value of the combustion parameter maintains the current combustion state. It will be calculated to be a value to be made.

アクチュエータ制御部33は、燃焼パラメータ偏差算出部35により算出された燃焼パラメータ偏差を加算していく積分器33aと、ECU20が有するROM等のメモリ(記憶手段)に記憶された「第1相関データ」としての制御パラメータ演算式33bとを備えて構成されている。   The actuator control unit 33 adds the combustion parameter deviation calculated by the combustion parameter deviation calculation unit 35 and “first correlation data” stored in a memory (storage means) such as a ROM of the ECU 20. And a control parameter calculation formula 33b.

制御パラメータ演算式33bは、複数の燃焼パラメータと複数の制御パラメータとの相関を定義したものであり、例えば図1に示すモデルや、図2(b)に示す行列式により定義される。これは、「どのような制御パラメータにすればどのような燃焼状態(燃焼パラメータ)になるのか」換言すれば「目標とする燃焼状態にするには制御パラメータをどのようにすればよいのか」を定義した演算式であると言える。したがって、燃焼パラメータの目標値(又は燃焼パラメータの変化量)を制御パラメータ演算式33bに代入すれば、制御パラメータの指令値(又は制御パラメータの変化量)を得ることができる。   The control parameter calculation expression 33b defines the correlation between a plurality of combustion parameters and a plurality of control parameters, and is defined by, for example, the model shown in FIG. 1 or the determinant shown in FIG. This is because "what kind of control parameter is used and what kind of combustion state (combustion parameter) will be obtained", in other words, "how should the control parameter be set to achieve the target combustion state"? It can be said that it is a defined arithmetic expression. Therefore, if the target value of the combustion parameter (or the amount of change in the combustion parameter) is substituted into the control parameter calculation expression 33b, the command value of the control parameter (or the amount of change in the control parameter) can be obtained.

本実施形態では、制御パラメータ演算式33bは、複数の燃焼パラメータの変化量を変数としたq次元の列ベクトルA4と、p行q列の係数b11〜bpqを表す行列A5との積を、複数の制御パラメータの変化量を変数としたp次元の列ベクトルA6として表したものとしている。そして、図1に示すシステムでは、複数の燃焼パラメータ変化量として燃焼パラメータの偏差の積分値を用い、その偏差の積分値を、列ベクトルA4を構成する各々の変数に代入することで、列ベクトルA6を構成する各々の変数の解として、複数の制御パラメータについて現状の値からの変化量を算出することとしている。   In the present embodiment, the control parameter arithmetic expression 33b is obtained by multiplying a product of a q-dimensional column vector A4 having a plurality of combustion parameter changes as variables and a matrix A5 representing the coefficients b11 to bpq of p rows and q columns. This is represented as a p-dimensional column vector A6 with the change amount of the control parameter as a variable. In the system shown in FIG. 1, the integral value of the deviation of the combustion parameter is used as a plurality of variation amounts of the combustion parameter, and the integral value of the deviation is substituted into each variable constituting the column vector A4. As a solution for each variable constituting A6, a change amount from a current value is calculated for a plurality of control parameters.

なお、積分器33aにより偏差を積分し、その積分値を制御パラメータ演算式33bに代入することで、燃焼パラメータの実値が目標値に対して定常的にずれてしまうといった定常偏差発生の抑制を図っている。そして、積分器33aにより算出された偏差積分値がゼロになると、制御パラメータ演算式33bにより算出される値(制御パラメータの変化量)はゼロとなり、制御パラメータの指令値は現状の指令値を維持させる値となるよう算出されることとなる。   It should be noted that by integrating the deviation by the integrator 33a and substituting the integrated value into the control parameter calculation formula 33b, it is possible to suppress the occurrence of steady deviation such that the actual value of the combustion parameter is constantly deviated from the target value. I am trying. When the deviation integrated value calculated by the integrator 33a becomes zero, the value (control parameter change amount) calculated by the control parameter calculation expression 33b becomes zero, and the command value of the control parameter maintains the current command value. It will be calculated to be a value to be made.

ところで、複数の燃焼パラメータのうち、例えば燃焼室内での燃焼に伴う熱発生状況を示す熱発生率や筒内圧等に関して言えば、その熱発生率は時系列で変化する時系列データである。その熱発生率について、図3を用いて具体的に説明する。図3では、(a)のように2段の燃料噴射(パイロット噴射+メイン噴射)が実施された場合を想定し、その噴射燃料の燃焼に伴う筒内圧P、筒内圧微分値dP/dθ、熱発生率dQ/dθ、熱発生率積分値Qの推移を示している。なお、筒内圧微分値dP/dθは筒内圧変化率に相当し、熱発生率積分値Qは熱発生量に相当する。図中のクランク角=0は圧縮上死点である。   By the way, among the plurality of combustion parameters, for example, regarding the heat generation rate and the in-cylinder pressure indicating the heat generation state accompanying combustion in the combustion chamber, the heat generation rate is time-series data that changes in time series. The heat generation rate will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 3, it is assumed that two-stage fuel injection (pilot injection + main injection) is performed as shown in FIG. 3 (a), and the in-cylinder pressure P accompanying the combustion of the injected fuel, the in-cylinder pressure differential value dP / dθ, The transition of the heat generation rate dQ / dθ and the heat generation rate integrated value Q is shown. The in-cylinder pressure differential value dP / dθ corresponds to the in-cylinder pressure change rate, and the heat generation rate integral value Q corresponds to the heat generation amount. The crank angle = 0 in the figure is the compression top dead center.

詳しくは、図3において、タイミングt1で1段目噴射(パイロット噴射)が実施されると、その後、タイミングt2では、燃焼室内での燃焼開始に伴い、筒内圧P、筒内圧微分値dP/dθが図示のごとく上昇する。筒内圧Pや筒内圧微分値dP/dθのこうした変化は、例えば筒内圧センサの検出信号に基づいて取得できる。熱発生率dQ/dθは、筒内圧微分値dP/dθと略同様の波形にて上昇変化し、タイミングt2〜t4の期間で1段目噴射による燃焼波形が観測される。タイミングt3は、1段目燃焼による熱発生が最大(ピーク値)となるタイミングである。なお、熱発生率dQ/dθは、筒内圧微分値dP/dθと燃焼室の容積変化率dV/dθとにより算出可能である。   Specifically, in FIG. 3, when the first-stage injection (pilot injection) is performed at timing t1, the cylinder pressure P and the cylinder pressure differential value dP / dθ are associated with the start of combustion in the combustion chamber at timing t2. Rises as shown. Such changes in the in-cylinder pressure P and the in-cylinder pressure differential value dP / dθ can be acquired based on, for example, a detection signal of the in-cylinder pressure sensor. The heat generation rate dQ / dθ rises and changes with a waveform that is substantially the same as the in-cylinder pressure differential value dP / dθ, and a combustion waveform due to the first-stage injection is observed in the period from timing t2 to t4. Timing t3 is a timing at which heat generation by the first stage combustion becomes maximum (peak value). The heat generation rate dQ / dθ can be calculated from the in-cylinder pressure differential value dP / dθ and the combustion chamber volume change rate dV / dθ.

また、タイミングt5で2段目噴射(メイン噴射)が実施されると、その後、タイミングt6では、燃焼室内での燃焼開始に伴い、筒内圧P、筒内圧微分値dP/dθが再び図示のごとく上昇する。熱発生率dQ/dθは、筒内圧微分値dP/dθと略同様の波形にて上昇変化し、タイミングt6〜t8の期間で2段目噴射による燃焼波形が観測される。タイミングt7は、2段目燃焼による熱発生が最大(ピーク値)となるタイミングである。熱発生率積分値Qは、熱発生率dQ/dθを積分することで算出され、1燃焼行程での積分値が1燃焼ごとの熱発生量に相当する。   When the second-stage injection (main injection) is performed at timing t5, after that, at timing t6, the in-cylinder pressure P and the in-cylinder pressure differential value dP / dθ are again shown in the drawing as combustion starts in the combustion chamber. To rise. The heat generation rate dQ / dθ rises and changes with a waveform that is substantially the same as the in-cylinder pressure differential value dP / dθ, and a combustion waveform due to the second-stage injection is observed in the period from timing t6 to t8. Timing t7 is a timing at which heat generation by the second stage combustion becomes maximum (peak value). The heat generation rate integrated value Q is calculated by integrating the heat generation rate dQ / dθ, and the integrated value in one combustion stroke corresponds to the heat generation amount for each combustion.

ここで、燃料噴射弁において個体差や経時変化により噴射特性にばらつきが生じると、筒内圧や熱発生率の波形が変化する。すなわち、例えば燃料噴射弁の噴孔部においてデポジット(堆積物)の付着等により噴孔径が小さくなり、実際の燃料噴射量が意図せず少なくなると、それに起因して筒内圧の上昇変化の傾きが小さくなる。ゆえに、筒内圧微分値dP/dθや熱発生率dQ/dθの上昇量(タイミングt2〜t4、t6〜t8での上昇量)が小さくなる。また、前後する各噴射について言えば、前噴射の燃焼により生じる後噴射の燃焼への影響の状況が変わることになり、それが原因で、例えば後噴射の熱発生率dQ/dθに関して、熱発生開始のタイミング(図のt6)や、ピーク値到達のタイミング(図のt7)、熱発生終了のタイミング(図のt8)が変動する。   Here, when the fuel injection valve varies in injection characteristics due to individual differences or changes over time, the in-cylinder pressure and the heat generation rate change. That is, for example, if the nozzle hole diameter becomes small due to deposits (deposits) adhering to the nozzle hole part of the fuel injection valve, and the actual fuel injection amount decreases unintentionally, the inclination of the increase in the in-cylinder pressure is caused accordingly. Get smaller. Therefore, the amount of increase in the in-cylinder pressure differential value dP / dθ and the heat generation rate dQ / dθ (the amount of increase at timings t2 to t4 and t6 to t8) is reduced. In addition, regarding each of the injections before and after, the situation of the influence of the post-injection on the combustion caused by the combustion of the pre-injection changes, and this causes heat generation with respect to, for example, the heat generation rate dQ / dθ of the post-injection. The start timing (t6 in the figure), the peak arrival timing (t7 in the figure), and the heat generation end timing (t8 in the figure) vary.

逆に、実際の燃料噴射量が意図せず大きくなると、それに起因して筒内圧の上昇変化の傾きが大きくなる。ゆえに、筒内圧微分値dP/dθや熱発生率dQ/dθの上昇量(タイミングt2〜t4、t6〜t8での上昇量)が大きくなる。また、後噴射の熱発生率dQ/dθに関して、熱発生開始のタイミング(図のt6)や、ピーク値到達のタイミング(図のt7)、熱発生終了のタイミング(図のt8)が変動する。   On the other hand, when the actual fuel injection amount increases unintentionally, the inclination of the increase in the in-cylinder pressure increases accordingly. Therefore, the amount of increase in the in-cylinder pressure differential value dP / dθ and the heat generation rate dQ / dθ (the amount of increase at timings t2 to t4 and t6 to t8) increases. Further, regarding the heat generation rate dQ / dθ of the post-injection, the heat generation start timing (t6 in the figure), the peak value arrival timing (t7 in the figure), and the heat generation end timing (t8 in the figure) vary.

要するに、筒内圧や熱発生率の変化波形(燃焼波形)が基準波形と異なるものとなり、着火時期等のタイミングに合わせて定められている所定時期での筒内圧や熱発生率が小さくなったり、それら筒内圧や熱発生率の変化のタイミングが前後にシフトしたりすることが考えられる。   In short, the change waveform (combustion waveform) of the in-cylinder pressure and heat generation rate is different from the reference waveform, and the in-cylinder pressure and heat generation rate at a predetermined time determined according to the timing of ignition timing, etc. It is conceivable that the timing of changes in the in-cylinder pressure and the heat generation rate shift back and forth.

そこで本実施形態では、複数の燃焼パラメータのうち「熱発生率」を、エンジン燃焼室内での燃焼発生に伴い時系列で変化する特定パラメータとして定めておき、その熱発生率についてあらかじめ定めた複数の時系列点での時系列データをそれぞれ燃焼パラメータに含ませることとしている。   Therefore, in the present embodiment, among the plurality of combustion parameters, the “heat generation rate” is determined as a specific parameter that changes in time series with the occurrence of combustion in the engine combustion chamber, and the heat generation rates are determined in advance. Time series data at time series points are included in the combustion parameters.

複数の時系列データについて説明する。この複数の時系列データは、都度の燃焼状態(燃焼波形)を表す代表点のデータとしてセレクトされるものであり、図3に示す熱発生率波形においては、1段目噴射による燃焼であるパイロット燃焼と、2段目噴射による燃焼であるメイン燃焼とについてそれぞれ時系列データが定められている。具体的には、
・パイロット燃焼の熱発生開始タイミングでの熱発生率が「第1データP1」、
・パイロット燃焼の熱発生ピークタイミングでの熱発生率が「第2データP2」、
・パイロット燃焼の熱発生終了タイミングでの熱発生率が「第3データP3」、
・メイン燃焼の熱発生開始タイミングでの熱発生率が「第4データP4」、
・メイン燃焼の熱発生ピークタイミングでの熱発生率が「第5データP5」、
・メイン燃焼の熱発生終了タイミングでの熱発生率が「第6データP6」、
として定められており、これら各データP1〜P6が「時系列データ」として複数の燃焼パラメータに含まれる構成となっている。
A plurality of time series data will be described. The plurality of time-series data are selected as representative point data representing each combustion state (combustion waveform). In the heat generation rate waveform shown in FIG. 3, the pilot that is combustion by the first stage injection is selected. Time series data is determined for each of the combustion and the main combustion that is combustion by the second stage injection. In particular,
The heat generation rate at the heat generation start timing of pilot combustion is “first data P1”,
The heat generation rate at the heat generation peak timing of pilot combustion is “second data P2”,
The heat generation rate at the end of heat generation of pilot combustion is “third data P3”,
The heat generation rate at the heat generation start timing of the main combustion is “fourth data P4”,
The heat generation rate at the heat generation peak timing of the main combustion is “fifth data P5”,
The heat generation rate at the heat generation end timing of the main combustion is “sixth data P6”,
The data P1 to P6 are included in a plurality of combustion parameters as “time series data”.

上記のごとく各データP1〜P6を定めた場合、パイロット燃焼についての熱発生開始/熱発生ピーク/熱発生終了の各タイミング、及びメイン燃焼についての熱発生開始/熱発生ピーク/熱発生終了の各タイミングが、それぞれあらかじめ定めた複数の時系列点に相当する。これらの各時系列点は、各データP1〜P6の計測点としてあらかじめ所定クランク角位置(NEパルス番号や°CA)を定めておき、その所定クランク角位置での熱発生率を各データP1〜P6とする。又は、各時系列点は、熱発生開始/熱発生ピーク/熱発生終了の各タイミングを熱発生率の変化から逐次見つけるものとし、それら各タイミングでの熱発生率を各データP1〜P6としてもよい。   When the respective data P1 to P6 are determined as described above, each timing of heat generation start / heat generation peak / heat generation end for pilot combustion, and heat generation start / heat generation peak / heat generation end for main combustion The timing corresponds to a plurality of predetermined time series points. For each of these time series points, a predetermined crank angle position (NE pulse number or ° CA) is determined in advance as a measurement point of each data P1 to P6, and the heat generation rate at the predetermined crank angle position is determined as each data P1 to P1. P6. Or each time series point shall find each timing of heat generation start / heat generation peak / heat generation end sequentially from the change of the heat generation rate, and the heat generation rate at each timing is also used as each data P1 to P6. Good.

この場合、図2(a)に示す燃焼パラメータ演算式32bは、複数の性能パラメータと、各時系列点での時系列データを含む複数の燃焼パラメータとの相関を定義したものとなっている。すなわち、複数の燃焼パラメータの変化量を変数とする列ベクトルA3には、熱発生率の時系列データであるデータP1〜P6が含まれるものとなっている。また、図2(b)に示す制御パラメータ演算式33bは、各時系列点での時系列データを含む複数の燃焼パラメータと、複数の制御パラメータとの相関を定義したものとなっている。すなわち、複数の燃焼パラメータの変化量を変数とする列ベクトルA4には、熱発生率の時系列データであるデータP1〜P6が含まれるものとなっている。   In this case, the combustion parameter calculation formula 32b shown in FIG. 2A defines a correlation between a plurality of performance parameters and a plurality of combustion parameters including time series data at each time series point. That is, the column vector A3 having the change amounts of the plurality of combustion parameters as variables includes data P1 to P6 that are time series data of the heat release rate. Further, the control parameter calculation formula 33b shown in FIG. 2B defines the correlation between a plurality of combustion parameters including time series data at each time series point and a plurality of control parameters. That is, the column vector A4 having the change amounts of the plurality of combustion parameters as variables includes data P1 to P6 which are time series data of the heat generation rate.

そして、ECU20では、燃焼パラメータ算出部32において、各時系列データ(P1〜P6)を含む複数の燃焼パラメータの変化量を出力側の列ベクトルA3とする燃焼パラメータ演算式32bを用いて、複数の燃焼パラメータの目標値を算出する。また、さらにアクチュエータ制御部33において、各時系列データ(P1〜P6)を含む複数の燃焼パラメータの変化量を入力側の列ベクトルA4とする制御パラメータ演算式33bを用いて、複数の制御パラメータの指令値を算出する。   In the ECU 20, the combustion parameter calculation unit 32 uses a combustion parameter calculation expression 32 b in which the change amounts of the plurality of combustion parameters including the respective time series data (P 1 to P 6) are output side column vectors A 3. Calculate the target value of the combustion parameter. Further, in the actuator control unit 33, by using a control parameter calculation expression 33b in which the change amounts of the plurality of combustion parameters including the respective time series data (P1 to P6) are the input side column vector A4, Calculate the command value.

次に、アクチュエータ11に対して出力される制御パラメータの指令値を上述の如く算出する手順(制御指令値算出処理)について、図4のフローチャートを用いて説明する。この制御指令値算出処理は、ECU20のマイコンにより、所定周期(例えば先述のCPUが行う演算周期又は所定のクランク角度毎)で繰り返し実行される。   Next, a procedure (control command value calculation process) for calculating the command value of the control parameter output to the actuator 11 as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The control command value calculation process is repeatedly executed by the microcomputer of the ECU 20 at a predetermined cycle (for example, the calculation cycle performed by the CPU described above or every predetermined crank angle).

先ず、ステップS11において、エンジン回転速度や、運転者によるアクセル操作量(負荷)等のエンジン運転状態に基づき、複数の性能パラメータの各々について目標値を算出する。この処理が性能パラメータ算出部31により実行される処理に相当する。例えば、エンジン回転速度やアクセル操作量に対する性能パラメータの最適値が記憶されたマップを適合試験により予め作成しておき、当該マップを用いて目標性能パラメータを算出すればよい。   First, in step S11, a target value is calculated for each of a plurality of performance parameters based on the engine operating state such as the engine speed and the accelerator operation amount (load) by the driver. This process corresponds to the process executed by the performance parameter calculation unit 31. For example, a map in which optimum values of performance parameters for engine rotation speed and accelerator operation amount are stored in advance by a conformance test, and the target performance parameters may be calculated using the map.

続くステップS12では、エンジン出力センサ12の検出値に基づき、複数の性能パラメータの実値を取得する。なお、モデル等の算出手段を用いた推定により性能パラメータの実値を取得するようにしてもよい。特に、複数の性能パラメータのうちエンジン出力センサ12が備えられていない性能パラメータについては、推定値を性能パラメータの実値として代用することが有効である。   In the subsequent step S12, actual values of a plurality of performance parameters are acquired based on the detected values of the engine output sensor 12. Note that the actual value of the performance parameter may be acquired by estimation using a calculation means such as a model. In particular, for a performance parameter for which the engine output sensor 12 is not provided among a plurality of performance parameters, it is effective to substitute the estimated value as an actual value of the performance parameter.

続くステップS13では、ステップS11で算出した各性能パラメータの目標値と、ステップS12で取得した各性能パラメータの実値との偏差(性能パラメータ偏差)を算出する。この処理が性能パラメータ偏差算出部34により実行される処理に相当する。   In subsequent step S13, a deviation (performance parameter deviation) between the target value of each performance parameter calculated in step S11 and the actual value of each performance parameter acquired in step S12 is calculated. This process corresponds to the process executed by the performance parameter deviation calculating unit 34.

続くステップS14では、ステップS13で算出した各々の偏差の積分値x(i)を算出する。具体的には、前回の積分値x(i-1)に今回の性能パラメータ偏差を加算することで、複数の性能パラメータの各々に対する今回の積分値x(i)を算出する。この処理が積分器32aにより実行される処理に相当する。   In subsequent step S14, an integral value x (i) of each deviation calculated in step S13 is calculated. Specifically, the current integration value x (i) for each of the plurality of performance parameters is calculated by adding the current performance parameter deviation to the previous integration value x (i−1). This process corresponds to the process executed by the integrator 32a.

続くステップS15では、複数の燃焼パラメータの各々について目標値を算出する。詳しくは、ステップS13で算出した偏差の積分値x(i)を、燃焼パラメータ演算式32bに代入し、当該代入により得られた解を、複数の燃焼パラメータの変化量(現状値からの変化量)として算出する。また、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転条件に基づいて、例えばマップや数式により燃焼パラメータの基準値を算出するとともに、その基準値に燃焼パラメータ変化量を加算し、その和を、新たな燃焼パラメータの目標値とする(燃焼パラメータの目標値=基準値+燃焼パラメータ変化量)。   In subsequent step S15, a target value is calculated for each of the plurality of combustion parameters. Specifically, the deviation integrated value x (i) calculated in step S13 is substituted into the combustion parameter calculation expression 32b, and a solution obtained by the substitution is represented by a plurality of combustion parameter change amounts (change amounts from current values). ). Also, based on engine operating conditions such as engine speed and load, the combustion parameter reference value is calculated by, for example, a map or mathematical formula, and the combustion parameter change amount is added to the reference value, and the sum is added to the new combustion The target value of the parameter is set (combustion parameter target value = reference value + combustion parameter change amount).

続くステップS16では、燃焼状態量センサ13の検出値に基づき、複数の燃焼パラメータの実値を取得する。なお、モデル等の算出手段を用いた推定により燃焼パラメータの実値を取得するようにしてもよい。特に、複数の燃焼パラメータのうち燃焼状態量センサ13が備えられていないパラメータについては、推定値を燃焼パラメータの実値として代用することが有効である。   In the subsequent step S16, actual values of a plurality of combustion parameters are acquired based on the detected values of the combustion state quantity sensor 13. In addition, you may make it acquire the actual value of a combustion parameter by estimation using calculation means, such as a model. In particular, for parameters for which the combustion state quantity sensor 13 is not provided among a plurality of combustion parameters, it is effective to substitute the estimated value as the actual value of the combustion parameter.

続くステップS17では、ステップS15で算出した各燃焼パラメータの目標値と、ステップS16で取得した各燃焼パラメータの実値との偏差(燃焼パラメータ偏差)を算出する。この処理が燃焼パラメータ偏差算出部35により実行される処理に相当する。   In subsequent step S17, a deviation (combustion parameter deviation) between the target value of each combustion parameter calculated in step S15 and the actual value of each combustion parameter acquired in step S16 is calculated. This process corresponds to the process executed by the combustion parameter deviation calculation unit 35.

続くステップS18では、ステップS17で算出した各々の偏差の積分値y(i)を算出する。具体的には、前回の積分値y(i-1)に今回の燃焼パラメータ偏差を加算することで、複数の燃焼パラメータの各々に対する今回の積分値y(i)を算出する。この処理が積分器33aにより実行される処理に相当する。   In the subsequent step S18, an integral value y (i) of each deviation calculated in step S17 is calculated. Specifically, the current integration value y (i) for each of the plurality of combustion parameters is calculated by adding the current combustion parameter deviation to the previous integration value y (i-1). This process corresponds to the process executed by the integrator 33a.

このとき、上述したように複数の燃焼パラメータには熱発生率の時系列データであるデータP1〜P6が含まれており、これら各データP1〜P6についても目標値の算出(ステップS15)、実値の取得(ステップS16)、偏差の算出(ステップS17)、偏差の積分(ステップS18)が逐次行われる。なお、実値の取得(ステップS16)においては、各データP1〜P6の検出位置としてあらかじめ設定しておいた所定のクランク角位置にて、筒内圧センサの検出値に基づいて各データP1〜P6の実値が取得される。   At this time, as described above, the plurality of combustion parameters include data P1 to P6 which are time series data of the heat release rate, and the calculation of target values (step S15) and actual values for each of these data P1 to P6 is also performed. Value acquisition (step S16), deviation calculation (step S17), and deviation integration (step S18) are sequentially performed. In the actual value acquisition (step S16), each data P1 to P6 is based on the detection value of the in-cylinder pressure sensor at a predetermined crank angle position set in advance as the detection position of each data P1 to P6. The actual value of is obtained.

仮に燃料噴射弁について個体差や経時変化(デポジットによる噴孔詰まり等)が生じている場合には、パイロット燃焼やメイン燃焼において熱発生開始タイミング、熱発生ピークタイミング、熱発生終了タイミングでの熱発生率が、都度の各性能パラメータから求めた目標値からずれ、そのずれ分が積分値y(i)として算出される。   If there are individual differences or changes over time in the fuel injection valve (clogging of injection holes due to deposits, etc.), heat generation at pilot combustion and main combustion at the heat generation start timing, heat generation peak timing, and heat generation end timing The rate deviates from the target value obtained from each performance parameter, and the deviation is calculated as an integral value y (i).

続くステップS19では、複数の制御パラメータの各々について指令値(制御パラメータ指令値)を算出する。詳しくは、ステップS18で算出した偏差の積分値y(i)を制御パラメータ演算式33bに代入し、当該代入により得られた解を、複数の制御パラメータの変化量(現状値からの変化量)として算出する。また、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転条件に基づいて、例えばマップや数式により制御パラメータの基準指令値を算出するとともに、その基準指令値に制御パラメータの変化量を加算し、その和を、新たな制御パラメータ指令値とする(制御パラメータ指令値=基準指令値+制御パラメータの変化量)。この制御パラメータ指令値が、最終的に各種アクチュエータ11へ出力されるアクチュエータ制御量である。   In subsequent step S19, a command value (control parameter command value) is calculated for each of the plurality of control parameters. Specifically, the integrated value y (i) of the deviation calculated in step S18 is substituted into the control parameter calculation expression 33b, and the solution obtained by the substitution is used as a change amount of a plurality of control parameters (change amount from the current value). Calculate as Further, based on the engine operating conditions such as engine rotation speed and load, for example, a reference command value of the control parameter is calculated by a map or a mathematical formula, the amount of change of the control parameter is added to the reference command value, and the sum is A new control parameter command value is set (control parameter command value = reference command value + change amount of control parameter). This control parameter command value is the actuator control amount that is finally output to the various actuators 11.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.

本実施形態では、各制御パラメータの指令値を算出するにあたり、第1相関データとしての制御パラメータ演算式33bを用いる構成としており、複数の燃焼パラメータを同時に目標値にすることに対する制御性向上を図ることができる。また、各燃焼パラメータの目標値を算出するにあたり、第2相関データとしての燃焼パラメータ演算式32bを用いる構成としており、複数の性能パラメータを同時に目標値にすることに対する制御性向上を図ることができる。また、複数の性能パラメータや複数の燃焼パラメータの協調を図ることができる。以上により、エンジン性能を好適に制御できるものとなる。   In the present embodiment, when calculating the command value of each control parameter, the control parameter calculation formula 33b as the first correlation data is used, and the controllability for simultaneously setting a plurality of combustion parameters to the target value is improved. be able to. Further, in calculating the target value of each combustion parameter, the combustion parameter calculation formula 32b as the second correlation data is used, and controllability for simultaneously setting a plurality of performance parameters to the target value can be improved. . In addition, a plurality of performance parameters and a plurality of combustion parameters can be coordinated. As described above, the engine performance can be suitably controlled.

また、複数の燃焼パラメータが、燃焼発生に伴い時系列で変化する特定パラメータであって、かつ該特定パラメータについて複数の時系列点でのデータである時系列データを含むものとし、制御パラメータ演算式33bが、各時系列点での時系列データと制御パラメータとの相関を定義したものであるとしたため、各燃焼パラメータについて時系列の特性(燃焼波形)までも加味して制御パラメータの指令値を算出でき、結果として、仮に燃料噴射弁の個体差や経時変化等に起因して筒内圧や熱発生率の波形に違いが生じていても、それを反映しつつエンジン性能を制御できる。   Further, the plurality of combustion parameters are specific parameters that change in time series with the occurrence of combustion, and include the time series data that is data at a plurality of time series points for the specific parameters. However, since the correlation between the time series data and the control parameter at each time series point is defined, the command value of the control parameter is calculated by taking into account the time series characteristics (combustion waveform) for each combustion parameter. As a result, even if there is a difference in the waveform of the in-cylinder pressure or the heat generation rate due to individual differences in fuel injection valves or changes over time, the engine performance can be controlled while reflecting them.

以上により、エンジンの燃焼状態の制御性改善によりエンジン性能を好適に制御し、しかもアクチュエータ11において個体差や経時変化が生じていてもそれを反映した好適な制御を実現できるものとなる。   As described above, it is possible to appropriately control the engine performance by improving the controllability of the combustion state of the engine, and it is possible to realize suitable control reflecting the individual difference and the change with time in the actuator 11.

特定パラメータとしての熱発生率の時系列データは、パイロット燃焼及びメイン燃焼のそれぞれについて、熱発生開始/熱発生ピーク/熱発生終了の各タイミングでの熱発生率を含むものとした。この場合、上記各タイミングでの熱発生率は、燃焼の特性を把握する上で物理的に意味を持つものであり、かつアクチュエータ11の個体差や経時変化の影響が反映されるものとなる。したがって、燃焼状態を考慮して性能パラメータを制御する上で、アクチュエータ11の個体差や経時変化を好適に反映できる。   The time series data of the heat generation rate as the specific parameter includes the heat generation rate at each timing of heat generation start / heat generation peak / heat generation end for each of the pilot combustion and the main combustion. In this case, the heat generation rate at each timing is physically meaningful in grasping the combustion characteristics, and reflects the influence of individual differences of actuators 11 and changes with time. Therefore, when the performance parameter is controlled in consideration of the combustion state, individual differences of the actuator 11 and changes with time can be favorably reflected.

また、性能パラメータについて実値を目標値に一致させようフィードバック制御を実施するとともに、燃焼パラメータについて実値を目標値に一致させるようフィードバック制御を実施する構成とした。これにより、環境条件の変化に対するロバスト性の向上を図ることもできる。例えば、エンジン水温等の環境条件に起因して実値の変化が生じても、それを目標値に追従させることができる。   Further, the feedback control is performed so that the actual value of the performance parameter matches the target value, and the feedback control is performed so that the actual value of the combustion parameter matches the target value. Thereby, the robustness with respect to the change of environmental conditions can also be improved. For example, even if a change in actual value occurs due to environmental conditions such as engine water temperature, it can be made to follow the target value.

(第2実施形態)
上記第1実施形態では、第2相関データとしての燃焼パラメータ演算式32bに「複数の性能パラメータ偏差」を代入し、その解として「複数の燃焼パラメータの変化量」を算出するとともに、第1相関データとしての制御パラメータ演算式33bに「複数の燃焼パラメータ偏差」を代入し、その解として「複数の制御パラメータの変化量」を算出する構成としたが(図1参照)、これを変更する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, “a plurality of performance parameter deviations” are substituted into the combustion parameter calculation formula 32b as the second correlation data, and “amount of change in the plurality of combustion parameters” is calculated as the solution, and the first correlation is calculated. Although “a plurality of combustion parameter deviations” are substituted into the control parameter calculation formula 33b as data and “amount of change of a plurality of control parameters” is calculated as a solution (see FIG. 1), this is changed.

すなわち本実施形態では、図5に示すように、第2相関データとしての燃焼パラメータ演算式32bに「複数の性能パラメータの目標値」を代入し、その解として「複数の燃焼パラメータの目標値」を算出するとともに、第1相関データとしての制御パラメータ演算式33bに「複数の燃焼パラメータの目標値」を代入し、その解として「複数の制御パラメータの指令値」を算出する構成としている。   That is, in this embodiment, as shown in FIG. 5, “target values of a plurality of performance parameters” are substituted into the combustion parameter calculation expression 32b as the second correlation data, and “target values of a plurality of combustion parameters” are obtained as a solution. Is calculated, and “target values of a plurality of combustion parameters” is substituted into the control parameter calculation expression 33b as the first correlation data, and “command values of a plurality of control parameters” are calculated as a solution.

また、図5では、燃焼パラメータの目標値の算出に関して、フィードバック制御部51と補正部52とを備えており、燃焼パラメータ演算式32bにより算出した複数の性能パラメータの目標値を、フィードバック制御部51で算出したフィードバック補正量により補正する構成としている。さらに、制御パラメータの指令値の算出に関して、フィードバック制御部53と補正部54とを備えており、制御パラメータ演算式33bにより算出した複数の制御パラメータの指令値を、フィードバック制御部53で算出したフィードバック補正量により補正する構成としている。   Further, in FIG. 5, a feedback control unit 51 and a correction unit 52 are provided for calculating the target value of the combustion parameter, and the target values of a plurality of performance parameters calculated by the combustion parameter calculation formula 32 b are used as the feedback control unit 51. The correction is performed using the feedback correction amount calculated in (1). Further, regarding the calculation of the control parameter command value, a feedback control unit 53 and a correction unit 54 are provided, and the feedback control unit 53 calculates the command values of a plurality of control parameters calculated by the control parameter arithmetic expression 33b. The correction is made according to the correction amount.

本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の協調制御(相関データによる相関制御)が実施されるとともに、燃焼パラメータ及び性能パラメータの実値をフィードバックさせるので、上記第1実施形態と同様の効果が発揮される。また、複数の燃焼パラメータについて上記のとおり時系列データを含むものとすることで、やはり各燃焼パラメータについて時系列の特性(燃焼波形)までも加味して制御パラメータの指令値を算出でき、エンジン性能の制御を向上させることができる。   Also in the present embodiment, the same cooperative control (correlation control based on correlation data) as in the first embodiment is performed, and the actual values of the combustion parameter and the performance parameter are fed back, so the same as in the first embodiment. The effect is demonstrated. In addition, by including time-series data for a plurality of combustion parameters as described above, it is possible to calculate command values for control parameters by taking into account time-series characteristics (combustion waveforms) for each combustion parameter, and controlling engine performance. Can be improved.

(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows, for example.

・時系列データの時系列点の数を、エンジンの運転状態に基づいて可変に設定する時系列点設定手段を備え、時系列データの時系列点の設定数に基づいて相関データ(燃焼パラメータ演算式32b、制御パラメータ演算式33b)の一部又は全てを変更するものであってもよい。図6は、相関データ変更処理を示すフローチャートであり、本処理はECU20により所定周期で実施される。   -Time series point setting means for variably setting the number of time series points in the time series data based on the operating state of the engine, and correlation data (combustion parameter calculation based on the number of time series points set in the time series data Part or all of the expression 32b and the control parameter calculation expression 33b) may be changed. FIG. 6 is a flowchart showing the correlation data changing process, and this process is performed by the ECU 20 at a predetermined cycle.

図6において、ステップS21では、今現在のエンジン運転状態として、エンジン回転速度や負荷(例えばアクセル開度)を検出する。続くステップS22では、今現在のエンジン運転状態に基づいて、時系列データの時系列点の数を設定する。具体的には、アイドル等の低負荷状態では、それよりも高負荷である高負荷状態に比べて、アクチュエータ11の個体差や経時変化による影響の度合いが大きくなると考えられるため、低負荷であるほど、時系列点の数を多くする。又は、所定の低回転域とそれよりも高回転側の高回転域とのうち、低回転域では高回転域よりも時系列点数を多くする。負荷条件と回転速度条件とを同時に加味して時系列点の数を設定することも可能である。   In FIG. 6, in step S21, the engine rotation speed and the load (for example, accelerator opening) are detected as the current engine operating state. In the subsequent step S22, the number of time series points of the time series data is set based on the current engine operating state. Specifically, in a low load state such as an idle state, it is considered that the degree of influence due to individual differences of the actuators 11 and changes over time is greater than in a high load state where the load is higher than that. The more the time series points are increased. Alternatively, among the predetermined low rotation range and the high rotation range on the higher rotation side, the time series score is increased in the low rotation range than in the high rotation range. It is also possible to set the number of time series points by simultaneously considering the load condition and the rotation speed condition.

その後、ステップS23では、都度の時系列点の数に基づいて、今回使用する相関データ(燃焼パラメータ演算式32b、制御パラメータ演算式33b)を選択する。本実施形態では、燃焼パラメータ演算式32bとして及び制御パラメータ演算式33bとして、各々燃焼パラメータの数が異なる複数の演算式があらかじめ用意されており、そのうちいずれかを選択する。例えば、アイドル等の低負荷状態では、時系列点の数を「6」として上記の各データP1〜P6(図3参照)を燃焼パラメータとして含む演算式を用いることとし、高負荷状態では、時系列点の数を「4」としてデータP1,P2,P4,P5(図3参照)を燃焼パラメータとして含む演算式、又は時系列点の数を「2」としてデータP2,P5(図3参照)を燃焼パラメータとして含む演算式を用いることとする。また、低回転域では、時系列点の数を「6」として上記の各データP1〜P6(図3参照)を燃焼パラメータとして含む演算式を用いることとし、高回転域では、時系列点の数を「4」としてデータP1,P2,P4,P5(図3参照)を燃焼パラメータとして含む演算式、又は時系列点の数を「2」としてデータP2,P5(図3参照)を燃焼パラメータとして含む演算式を用いることとする。各演算式は、全てが変更されるもの以外に、各演算式において時系列データ部分のデータ数(列ベクトルのデータ数)を増減させる等、一部が変更されるものでもよい。   Thereafter, in step S23, the correlation data (combustion parameter calculation formula 32b, control parameter calculation formula 33b) to be used this time is selected based on the number of time series points each time. In this embodiment, as the combustion parameter calculation formula 32b and the control parameter calculation formula 33b, a plurality of calculation formulas each having a different number of combustion parameters are prepared in advance, and one of them is selected. For example, in a low load state such as an idle state, the number of time series points is set to “6”, and an arithmetic expression including each of the above data P1 to P6 (see FIG. 3) as a combustion parameter is used. An arithmetic expression including data P1, P2, P4, and P5 (see FIG. 3) as combustion parameters with the number of series points being “4”, or data P2, P5 (see FIG. 3) with the number of time series points being “2” Is used as a combustion parameter. In the low rotation range, the number of time series points is set to “6”, and an arithmetic expression including each of the data P1 to P6 (see FIG. 3) as a combustion parameter is used. An arithmetic expression including data P1, P2, P4 and P5 (see FIG. 3) as combustion parameters with the number “4”, or data P2, P5 (see FIG. 3) with the number of time series points as “2” as the combustion parameters An arithmetic expression included as follows is used. Each arithmetic expression may be changed in part, for example, by increasing or decreasing the number of data in the time-series data portion (the number of data in the column vector) in addition to all being changed.

こうして設定された演算式は、図4の制御指令値算出処理において、ステップS15、ステップS19でそれぞれ用いられる。   The arithmetic expressions set in this way are used in step S15 and step S19 in the control command value calculation process of FIG.

要するに、エンジン運転状態が相違すると、アクチュエータ11の個体差や経時変化による影響の度合いが相違することが考えられるが、上記構成では、エンジンの運転状態に基づいて時系列データの時系列点の数を可変に設定するため、アクチュエータ11の個体差や経時変化による影響の度合いを加味しつつ、エンジン性能の制御を実施できる。   In short, if the engine operating state is different, it is considered that the degree of influence due to the individual difference of the actuator 11 and the change over time is different, but in the above configuration, the number of time series points of the time series data based on the engine operating state. Therefore, the engine performance can be controlled while taking into account the individual differences of the actuators 11 and the degree of influence due to changes over time.

また、時系列データの時系列点の数をエンジン回転速度に基づいて可変に設定する場合に、低回転域では高回転域よりも時系列点数を多くするようにしたため、エンジン回転速度が小さく、アクチュエータ11の個体差や経時変化による影響の度合いが大きくなりがちな状況下で、エンジン性能の制御精度を高めることができる。これは、ECU20での演算負荷を考慮しても、低回転域で時系列点数を多くする構成(逆に言えば、高回転域で時系列点数を少なくする構成)は有利であると言える。   Also, when variably setting the number of time series points in the time series data based on the engine rotation speed, the time series points are increased in the low rotation range than in the high rotation range, so the engine rotation speed is small, It is possible to improve the control accuracy of the engine performance under a situation in which the degree of influence due to individual differences of the actuators 11 and changes with time tends to increase. This can be said to be advantageous even if the calculation load on the ECU 20 is taken into consideration, that is, a configuration that increases the time series score in the low rotation range (in other words, a configuration that decreases the time series score in the high rotation range).

・ECU20が、エンジン運転状態(エンジン回転速度、負荷等)に基づいて燃料噴射弁の噴射態様を可変に設定できる構成とする。具体的には、複数の噴射態様として、1燃焼に対して1回の燃料噴射を実施する噴射態様、複数回の燃料噴射を実施する噴射態様がある。また、複数回の燃料噴射を実施する場合において、例えばパイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射等に分別される各噴射をそれぞれ何回ずつ実施するかを都度変更することがある。そして、都度の噴射態様に基づいて相関データ(燃焼パラメータ演算式32b、制御パラメータ演算式33b)の一部又は全てを変更する。図7は、相関データ変更処理を示すフローチャートであり、本処理はECU20により所定周期で実施される。   The ECU 20 is configured to be able to variably set the injection mode of the fuel injection valve based on the engine operating state (engine speed, load, etc.). Specifically, there are an injection mode in which one fuel injection is performed for one combustion and an injection mode in which multiple fuel injections are performed as a plurality of injection modes. Further, in the case of performing a plurality of fuel injections, for example, the number of times each injection divided into pilot injection, main injection, after-injection, etc., may be changed each time. Then, a part or all of the correlation data (combustion parameter calculation formula 32b, control parameter calculation formula 33b) is changed based on each injection mode. FIG. 7 is a flowchart showing the correlation data changing process, and this process is performed by the ECU 20 at a predetermined cycle.

図7において、ステップS31では、今現在のエンジン運転状態として、エンジン回転速度や負荷(例えばアクセル開度)を検出する。続くステップS32では、今現在のエンジン運転状態に基づいて噴射態様を設定する。例えば、低負荷・低回転域では、パイロット(2回)+メインの噴射態様とし、中負荷・中回転域では、パイロット+メイン+アフタの噴射態様とし、高負荷・高回転域では、メインのみの噴射態様とする。   In FIG. 7, in step S31, the engine rotation speed and the load (for example, accelerator opening) are detected as the current engine operating state. In the subsequent step S32, the injection mode is set based on the current engine operating state. For example, pilot (2 times) + main injection mode is used in the low load / low rotation range, pilot + main + after injection mode is used in the medium load / medium rotation range, and only main is used in the high load / high rotation range. The injection mode is as follows.

その後、ステップS33では、都度の噴射態様に基づいて、今回使用する相関データ(燃焼パラメータ演算式32b、制御パラメータ演算式33b)を選択する。本実施形態では、燃焼パラメータ演算式32bとして及び制御パラメータ演算式33bとして、各々燃焼パラメータの数が異なる複数の演算式があらかじめ用意されており、そのうちいずれかを選択する。この場合、噴射回数や噴射インターバル、噴射内容に応じて、各々時系列点の数が定められ、かつその時系列点の数に合う時系列データを燃焼パラメータとして含む演算式が選択される。   Thereafter, in step S33, correlation data (combustion parameter calculation formula 32b, control parameter calculation formula 33b) to be used this time is selected based on the injection mode. In this embodiment, as the combustion parameter calculation formula 32b and the control parameter calculation formula 33b, a plurality of calculation formulas each having a different number of combustion parameters are prepared in advance, and one of them is selected. In this case, the number of time series points is determined according to the number of injections, the injection interval, and the injection content, and an arithmetic expression including time series data matching the number of time series points as a combustion parameter is selected.

こうして設定された演算式は、図4の制御指令値算出処理において、ステップS15、ステップS19でそれぞれ用いられる。   The arithmetic expressions set in this way are used in step S15 and step S19 in the control command value calculation process of FIG.

要するに、燃料噴射弁の噴射態様が相違すると、燃焼に関する時系列データ(燃焼波形)も相違することになる。この点、上記構成では、燃料噴射弁の噴射態様に合わせて相関データの少なくとも一部が変更されるため、噴射態様の変更に伴う時系列データの変更を加味しつつ、エンジン性能の制御を実施できる。なお、図6の処理と図7の処理とを組み合わせることも可能であり、例えば原則として噴射態様に基づいて相関データ(各演算式)を決定し、その上で都度のエンジン運転状態を加味するようにすることが可能である。   In short, when the injection mode of the fuel injection valve is different, the time-series data (combustion waveform) regarding combustion is also different. In this regard, in the above configuration, since at least a part of the correlation data is changed in accordance with the injection mode of the fuel injection valve, the engine performance is controlled while taking into account the change of the time series data accompanying the change of the injection mode. it can. It is also possible to combine the processing of FIG. 6 and the processing of FIG. 7, for example, in principle, correlation data (each arithmetic expression) is determined based on the injection mode, and then the engine operating state is taken into account. It is possible to do so.

・上記各実施形態では、複数の燃焼パラメータの目標値を算出する構成として、複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関を定義した相関データ(第2相関データとしての燃焼パラメータ演算式32b)を用いたが、この構成を変更してもよい。例えば、第2相関データとしての燃焼パラメータ演算式32bに代えて、あらかじめ定めた適合マップ等を用い、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度、負荷等)に基づいて、複数の燃焼パラメータの目標値を設定する構成としてもよい。   In each of the above embodiments, as the configuration for calculating the target values of the plurality of combustion parameters, correlation data defining the correlation between the plurality of performance parameters and the plurality of combustion parameters (combustion parameter calculation formula 32b as second correlation data) However, this configuration may be changed. For example, instead of the combustion parameter calculation formula 32b as the second correlation data, a predetermined conformity map or the like is used, and target values of a plurality of combustion parameters are set based on the engine operating state (for example, engine speed, load, etc.). It is good also as a structure to set.

・燃焼時における筒内圧や熱発生率の波形(燃焼波形)について、熱発生開始、熱発生ピーク、熱発生終了として把握できる各タイミング(各クランク角位置°CA)を時系列データとする。そして、この時系列データを複数の燃焼パラメータに含む相関データ(燃焼パラメータ演算式32b、制御パラメータ演算式33b)を用いて、燃焼パラメータの目標値や制御パラメータの指令値を算出する構成としてもよい。   For the waveform (combustion waveform) of in-cylinder pressure and heat generation rate during combustion, each timing (each crank angle position ° CA) that can be grasped as heat generation start, heat generation peak, and heat generation end is set as time series data. The target value of the combustion parameter and the command value of the control parameter may be calculated using correlation data (combustion parameter calculation formula 32b, control parameter calculation formula 33b) including the time series data in a plurality of combustion parameters. .

・上記実施形態では、時系列データを含む燃焼パラメータの特定パラメータとして、熱発生率を例示したが、これに代えて、筒内圧、筒内圧微分値、熱発生率積分値、筒内温度のうちいずれかを特定パラメータとして用いる構成でもよい。この場合、第1相関データとしての制御パラメータ演算式33bや、第2相関データとしての燃焼パラメータ演算式32bにおいて、複数の燃焼パラメータに筒内圧、筒内圧微分値、熱発生率積分値、筒内温度のいずれかの時系列データが含まれることとなる。   In the above embodiment, the heat generation rate is exemplified as the specific parameter of the combustion parameter including the time series data, but instead of this, among the in-cylinder pressure, the in-cylinder pressure differential value, the heat generation rate integral value, and the in-cylinder temperature. Any one of them may be used as a specific parameter. In this case, in the control parameter calculation formula 33b as the first correlation data and the combustion parameter calculation formula 32b as the second correlation data, the in-cylinder pressure, the in-cylinder pressure differential value, the heat release rate integral value, the in-cylinder Any time-series data of temperature will be included.

・上記各実施形態では、燃焼パラメータ及び性能パラメータの各フィードバック制御を実施する構成としているが、本発明の実施にあたり、これらのフィードバック制御の少なくとも一方を廃止して、オープン制御としてもよい。具体的には、図5に示すブロック図において、性能パラメータ偏差算出部34とフィードバック制御部51と補正部52とを廃止し、燃焼パラメータ演算式32bで算出した複数の燃焼パラメータの目標値を、フィードバック演算せずにアクチュエータ制御部33に出力してもよい。また、燃焼パラメータ偏差算出部35とフィードバック制御部53と補正部54とを廃止し、制御パラメータ演算式33bで算出した複数の制御パラメータの指令値を、フィードバック演算せずに各アクチュエータ11に出力してもよい。   In each of the above embodiments, the feedback control of the combustion parameter and the performance parameter is performed. However, in implementing the present invention, at least one of these feedback controls may be abolished and open control may be performed. Specifically, in the block diagram shown in FIG. 5, the performance parameter deviation calculating unit 34, the feedback control unit 51, and the correcting unit 52 are abolished, and target values of a plurality of combustion parameters calculated by the combustion parameter calculation formula 32b are obtained. You may output to the actuator control part 33, without performing a feedback calculation. Further, the combustion parameter deviation calculation unit 35, the feedback control unit 53, and the correction unit 54 are abolished, and command values of a plurality of control parameters calculated by the control parameter calculation formula 33b are output to each actuator 11 without performing feedback calculation. May be.

・多気筒エンジンにおいては、アクチュエータの個体差や経時変化が気筒ごとに生じること、例えば気筒ごとに燃料噴射弁の噴射特性のばらつきが相違することが考えられる。そのため、気筒ごとに性能パラメータの偏差の算出や燃焼パラメータの偏差の算出を行い、その結果として気筒ごとにエンジン制御を実施する構成としてもよい。   In a multi-cylinder engine, it is conceivable that individual differences in actuators and changes over time occur for each cylinder, for example, variation in injection characteristics of the fuel injection valve differs for each cylinder. Therefore, it may be configured such that the performance parameter deviation or the combustion parameter deviation is calculated for each cylinder, and as a result, engine control is performed for each cylinder.

・上記各実施形態では、燃焼パラメータの目標値の算出に際し、複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関を定義した第2相関データ(燃焼パラメータ演算式32b)を用い、制御パラメータの指令値の算出に際し、複数の燃焼パラメータと複数の制御パラメータとの相関を定義した第1相関データ(制御パラメータ演算式33b)を用いる構成としたが、このうち燃焼パラメータの目標値の算出に関しては、第2相関データ(燃焼パラメータ演算式32b)を用いずに、適合マップを用いる構成としてもよい。   In each of the above embodiments, when calculating the target value of the combustion parameter, the second correlation data (combustion parameter calculation formula 32b) defining the correlation between the plurality of performance parameters and the plurality of combustion parameters is used, and the command value of the control parameter Is calculated using the first correlation data (control parameter calculation expression 33b) that defines the correlation between the plurality of combustion parameters and the plurality of control parameters. Of these, regarding the calculation of the target value of the combustion parameter, It is good also as a structure which uses a conformity map, without using 2 correlation data (combustion parameter calculation formula 32b).

また、第1相関データ及び第2相関データを、パラメータ演算式(行列式)でない形態で記憶する構成であってもよい。例えば、これらの各相関データをマップ形式で記憶する構成であってもよい。この場合、第2相関データに関して言えば、「複数の燃焼パラメータ」に含まれる燃焼パラメータごとに、複数の制御パラメータとの相関を表す定数値をマップ形式で記憶しておくとよい。また、第1相関データに関して言えば、「複数の制御パラメータ」に含まれる制御パラメータごとに、複数の燃焼パラメータとの相関を表す定数値をマップ形式で記憶しておくとよい。   Moreover, the structure which memorize | stores 1st correlation data and 2nd correlation data in the form which is not a parameter computing equation (determinant) may be sufficient. For example, the configuration may be such that each of these correlation data is stored in a map format. In this case, with regard to the second correlation data, for each combustion parameter included in the “plurality of combustion parameters”, a constant value representing a correlation with the plurality of control parameters may be stored in a map format. Regarding the first correlation data, for each control parameter included in the “plurality of control parameters”, a constant value representing a correlation with the plurality of combustion parameters may be stored in a map format.

10…エンジン、11…アクチュエータ、20…ECU(時系列点設定手段)、31…性能パラメータ算出部(性能目標設定手段)、32…燃焼パラメータ算出部(燃焼目標設定手段)、32b…燃焼パラメータ演算式(第2相関データ)、33…アクチュエータ制御部(制御指令値算出手段)、33b…制御パラメータ演算式(第1相関データ)、34…性能パラメータ偏差算出部、35…燃焼パラメータ偏差算出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 11 ... Actuator, 20 ... ECU (time series point setting means), 31 ... Performance parameter calculation part (performance target setting means), 32 ... Combustion parameter calculation part (combustion target setting means), 32b ... Combustion parameter calculation Expression (second correlation data), 33 ... Actuator control section (control command value calculation means), 33b ... Control parameter calculation formula (first correlation data), 34 ... Performance parameter deviation calculation section, 35 ... Combustion parameter deviation calculation section.

Claims (6)

アクチュエータの作動を制御することで、エンジンの燃焼状態を制御するエンジン制御装置であって、
前記燃焼状態を表す複数の燃焼パラメータについて各燃焼パラメータの目標値を設定する燃焼目標設定手段と、
前記複数の燃焼パラメータと前記アクチュエータに関する制御パラメータとの相関を定義した第1相関データを用い、前記燃焼目標設定手段により設定した各燃焼パラメータの目標値に基づいて前記制御パラメータの指令値を算出する制御指令値算出手段と、
を備え、
前記複数の燃焼パラメータは、エンジン燃焼室内での燃焼発生に伴い時系列で変化する特定パラメータであって、かつ該特定パラメータについてあらかじめ定めた複数の時系列点でのデータである時系列データを含み、前記第1相関データは、前記各時系列点での時系列データと前記制御パラメータとの相関を定義したものであり、
前記燃焼目標設定手段は、前記各時系列点での時系列データの目標値を設定し、
前記制御指令値算出手段は、前記第1相関データを用い、前記各時系列点での時系列データの目標値に基づいて前記制御パラメータの指令値を算出することを特徴とするエンジン制御装置。
An engine control device that controls the combustion state of an engine by controlling the operation of an actuator,
Combustion target setting means for setting a target value of each combustion parameter for a plurality of combustion parameters representing the combustion state;
Using the first correlation data defining the correlation between the plurality of combustion parameters and the control parameters related to the actuator, the command value of the control parameter is calculated based on the target value of each combustion parameter set by the combustion target setting means. Control command value calculating means;
With
The plurality of combustion parameters are specific parameters that change in time series with the occurrence of combustion in the engine combustion chamber, and include time-series data that is data at a plurality of time-series points predetermined for the specific parameters. The first correlation data defines the correlation between the time series data at each time series point and the control parameter,
The combustion target setting means sets a target value of time series data at each time series point,
The engine control device, wherein the control command value calculating means calculates the command value of the control parameter based on a target value of time series data at each time series point using the first correlation data.
前記時系列データの時系列点の数を、前記エンジンの運転状態に基づいて可変に設定する時系列点設定手段と、
前記時系列データの時系列点の設定数に基づいて前記第1相関データの少なくとも一部を変更する手段とを備える請求項1に記載のエンジン制御装置。
Time-series point setting means for variably setting the number of time-series points of the time-series data based on the operating state of the engine;
The engine control device according to claim 1, further comprising: means for changing at least a part of the first correlation data based on a set number of time series points of the time series data.
前記時系列点設定手段は、前記時系列データの時系列点の数をエンジン回転速度に基づいて可変に設定するものであり、所定の低回転域とそれよりも高回転側の高回転域とのうち、前記低回転域では前記高回転域よりも前記時系列点数を多くする請求項2に記載のエンジン制御装置。   The time series point setting means is configured to variably set the number of time series points of the time series data based on the engine rotation speed, and a predetermined low rotation range and a high rotation range higher than that 3. The engine control device according to claim 2, wherein the time series score is increased in the low rotation range than in the high rotation range. 前記アクチュエータは、前記エンジンに対して燃料を噴射する燃料噴射弁であり、該燃料噴射弁による燃料噴射時の噴射態様を可変に設定できるエンジン制御装置であって、
前記設定される噴射態様に基づいて前記第1相関データの少なくとも一部を変更する手段を備える請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエンジン制御装置。
The actuator is a fuel injection valve that injects fuel to the engine, and an engine control device that can variably set an injection mode at the time of fuel injection by the fuel injection valve,
The engine control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising means for changing at least a part of the first correlation data based on the set injection mode.
前記特定パラメータは、エンジン燃焼室内での筒内圧、筒内圧変化率、熱発生率及び熱発生量の少なくともいずれかの燃焼波形データであり、前記アクチュエータとしての燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼開始時期での前記燃焼波形データと、燃焼ピークでの前記燃焼波形データと、燃焼終了時期での前記燃焼波形データとを、少なくとも前記各時系列点での時系列データとして含むものである請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエンジン制御装置。   The specific parameter is combustion waveform data of at least one of in-cylinder pressure, in-cylinder pressure change rate, heat generation rate, and heat generation amount in the engine combustion chamber, and combustion of fuel injected from a fuel injection valve as the actuator The combustion waveform data at the start timing, the combustion waveform data at the combustion peak, and the combustion waveform data at the combustion end timing are included as time series data at least at each time series point. 5. The engine control device according to any one of 4. エンジン性能を表す複数の性能パラメータについて各性能パラメータの目標値を設定する性能目標設定手段を備え、
前記燃焼目標設定手段は、前記複数の性能パラメータと前記複数の燃焼パラメータとの相関を定義した第2相関データを用い、前記性能目標設定手段により設定した各性能パラメータの目標値に基づいて、それら各目標値に対する前記複数の燃焼パラメータの目標値を算出する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のエンジン制御装置。
Performance target setting means for setting a target value of each performance parameter for a plurality of performance parameters representing engine performance,
The combustion target setting means uses second correlation data defining correlations between the plurality of performance parameters and the plurality of combustion parameters, and based on the target values of the performance parameters set by the performance target setting means. The engine control apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein target values of the plurality of combustion parameters for each target value are calculated.
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