JP5673369B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、要求吸入空気量を実現するための目標スロットル開度をエア逆モデルを用いて決定する内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that determines a target throttle opening for realizing a required intake air amount using an air inverse model.

特開2009−299666号公報に開示されているように、目標スロットル開度をエアモデルの逆モデル(エア逆モデルという)を用いて算出する方法が知られている。エアモデルは、スロットルの動作に対する吸入空気量の応答をモデル化し、それを数式で表したものであって、例えば、スロットルモデル、吸気管モデル、及び吸気弁モデルから構成することができる。スロットルモデルは、スロットル開度とスロットル通過流量との関係を数式で表した計算モデルである。吸気管モデルは、スロットル通過流量及び吸入空気量と吸気管圧との関係を数式で表した計算モデルである。そして、吸気弁モデルは、吸気管圧と吸入空気量との関係を数式で表した計算モデルである。エア逆モデルは、このようなエアモデルを逆方向に計算するものであるので、エア逆モデルを用いれば要求吸入空気量を実現するのに必要な目標スロットル開度を正確に計算することができる。   As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-299666, a method of calculating a target throttle opening using an inverse model of an air model (referred to as an air inverse model) is known. The air model models the response of the intake air amount with respect to the operation of the throttle, and expresses it by a mathematical expression. For example, the air model can be composed of a throttle model, an intake pipe model, and an intake valve model. The throttle model is a calculation model in which the relationship between the throttle opening and the throttle passage flow rate is expressed by a mathematical expression. The intake pipe model is a calculation model in which the relationship between the throttle passage flow rate and the intake air amount and the intake pipe pressure is expressed by a mathematical expression. The intake valve model is a calculation model that expresses the relationship between the intake pipe pressure and the intake air amount by a mathematical expression. Since the air inverse model calculates such an air model in the reverse direction, the target throttle opening required to realize the required intake air amount can be accurately calculated by using the air inverse model.

特開2009−299666号公報JP 2009-299666 A

ところで、スロットルが大きく開くほどスロットル通過流量は増大していくが、スロットル開度がある程度大きくなると、スロットル開度の変化に対してスロットル通過流量はあまり変化しなくなる。スロットル開度がこのような不感帯の領域内にある場合、エア逆モデルにおいて算出されるスロットル開度のスロットル通過流量に対する感度は非常に高くなる。このため、微小な要求吸入空気量の変化に対して目標スロットル開度は大きく変化することになる。   By the way, the throttle passage flow rate increases as the throttle is greatly opened. However, when the throttle opening degree increases to some extent, the throttle passage flow rate does not change so much with respect to the change in the throttle opening degree. When the throttle opening is in such a dead zone region, the sensitivity of the throttle opening calculated in the air inverse model to the flow rate through the throttle is very high. For this reason, the target throttle opening greatly changes with respect to a minute change in the required intake air amount.

ところが、スロットルの動作速度には限界があるため、目標スロットル開度の変化量が大きい場合には、その分、実際のスロットル開度が目標スロットル開度に到達するまでに時間を要することになる。このため、要求吸入空気量が大きく減少させられる機関減速時には、スロットル開度が不感帯を抜け出すまでに時間がかかり、要求吸入空気量に対する実吸入空気量の応答遅れが発生してしまう。このような吸入空気量の応答遅れは内燃機関の減速性能を損なう方向に作用する。一方、加速性能に関して言えば、従来の目標スロットル開度の算出方法であっても加速性能は十分に引き出すことができていた。加速時には機関回転数の上昇に伴ってスロットルを通過する空気の流量が増大するため、スロットル開度の不感帯はなくなり、減速時のような不感帯に伴う吸入空気量の応答遅れは発生しないためである。   However, since there is a limit to the operating speed of the throttle, if the amount of change in the target throttle opening is large, it takes time until the actual throttle opening reaches the target throttle opening. . For this reason, at the time of engine deceleration in which the required intake air amount is greatly reduced, it takes time for the throttle opening to get out of the dead zone, and a response delay of the actual intake air amount with respect to the required intake air amount occurs. Such a response delay of the intake air amount acts in a direction that impairs the deceleration performance of the internal combustion engine. On the other hand, as far as acceleration performance is concerned, even with the conventional method for calculating the target throttle opening, the acceleration performance could be sufficiently obtained. This is because when the engine speed is increased, the flow rate of air passing through the throttle increases as the engine speed increases, so that the dead zone of the throttle opening disappears and there is no response delay of the intake air amount associated with the dead zone as during deceleration. .

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、要求吸入空気量を実現するための目標スロットル開度をエア逆モデルを用いて決定する内燃機関の制御装置において、内燃機関の減速性能を加速性能とともに十分に引き出せるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. In an internal combustion engine control apparatus that determines a target throttle opening for realizing a required intake air amount by using an air inverse model, the deceleration of the internal combustion engine is determined. The purpose is to make it possible to fully draw out the performance together with the acceleration performance.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、目標スロットル開度に従ってスロットルを制御する内燃機関の制御装置において、要求吸入空気量を実現するための目標スロットル開度をエア逆モデルを用いて計算する目標スロットル開度計算手段と、スロットル開度に上限を設けるためのスロットル開度ガード値を機関回転数に応じて決定するガード値決定手段と、前記エア逆モデルを用いて算出された目標スロットル開度に対する前記スロットル開度ガード値による制限と制限の解除とを行うガード手段とを備え、前記エア逆モデルは、少なくとも、前記要求吸入空気量から要求吸気管圧を計算する処理と、実際のスロットル開度から吸気管圧の現在値に相当する仮想吸気管圧を計算する処理と、前記要求吸気管圧と前記仮想吸気管圧との差圧を計算する処理と、前記差圧に基づいて前記目標スロットル開度を計算する処理とを実行するように構成され、前記ガード手段は、前記目標スロットル開度が所定値以上であり、かつ、前記差圧が閾値以下である場合に、前記目標スロットル開度を前記スロットル開度ガード値によって制限し、前記目標スロットル開度が前記所定値より小さいか、前記差圧が前記閾値より大きい場合に、前記スロットル開度ガード値による前記目標スロットル開度の制限を解除するように構成されたことを特徴としている。

In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in a control apparatus for an internal combustion engine that controls a throttle according to a target throttle opening, a target throttle opening for realizing a required intake air amount is determined using an air inverse model. Target throttle opening calculating means for calculating, guard value determining means for determining a throttle opening guard value for setting an upper limit on the throttle opening according to the engine speed, and a target calculated using the air inverse model comprising a guard unit for performing a release of restriction by the throttle opening guard value for the throttle opening degree and limitations, and the air inverse model includes at least a process of calculating the required intake pipe pressure from the required intake air amount, A process of calculating a virtual intake pipe pressure corresponding to the current value of the intake pipe pressure from the actual throttle opening, and the required intake pipe pressure and the virtual intake pipe pressure Configured to execute a process of calculating a pressure and a process of calculating the target throttle opening based on the differential pressure, and the guard means has the target throttle opening not less than a predetermined value, and When the differential pressure is less than or equal to a threshold, the target throttle opening is limited by the throttle opening guard value, and the target throttle opening is smaller than the predetermined value or the differential pressure is larger than the threshold. The restriction of the target throttle opening by the throttle opening guard value is released .

また、第2の発明は、第1の発明において、前記ガード値決定手段は、前記スロットル開度ガード値によって前記スロットルの動作が制限される領域に、スロットル開度の変化に対するスロットル通過流量の変化の応答性が低い不感帯が含まれるように、前記スロットル開度ガード値を決定することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the guard value determining means changes the throttle flow rate with respect to a change in the throttle opening in a region where the operation of the throttle is limited by the throttle opening guard value. The throttle opening guard value is determined so as to include a dead zone with low responsiveness.

本発明によれば、目標スロットル開度がスロットル開度ガード値によって制限されることにより、スロットル開度の変化に対して一定以上の吸入空気量の変化が得られる領域でスロットルが操作される。このため、減速要求によって要求吸入空気量が減少する場合には、吸入空気量を速やかに減少させるようスロットルを動かすことができる。一方、不感帯領域が減少する内燃機関の加速時には、スロットル開度ガード値による目標スロットル開度の制限は解除されるので、吸入空気量を大きく増大させるようスロットルを大きく開くことができる。このように、本発明によれば、内燃機関の減速性能を加速性能とともに十分に引き出すことができる。   According to the present invention, the target throttle opening is limited by the throttle opening guard value, so that the throttle is operated in a region where a change in the intake air amount equal to or greater than a certain value can be obtained with respect to the change in the throttle opening. For this reason, when the required intake air amount decreases due to a deceleration request, the throttle can be moved to quickly decrease the intake air amount. On the other hand, at the time of acceleration of the internal combustion engine in which the dead zone region decreases, the restriction of the target throttle opening by the throttle opening guard value is released, so that the throttle can be greatly opened to greatly increase the intake air amount. Thus, according to the present invention, the deceleration performance of the internal combustion engine can be sufficiently extracted together with the acceleration performance.

本発明の実施の形態の制御装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the control apparatus of embodiment of this invention. 定常時のスロットル開度とスロットル通過空気量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the throttle opening of regular time, and the throttle passage air amount. 本発明の実施の形態の制御装置が備えるスロットル開度ガードの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the throttle opening guard with which the control apparatus of embodiment of this invention is provided. 本発明の実施の形態の制御装置により制御される内燃機関の定常・加減速時の動作イメージを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation image at the time of steady state and acceleration / deceleration of the internal combustion engine controlled by the control device of the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態の制御装置の適用対象となる内燃機関は、スロットルによる空気量の調整によってトルクを制御することのできる4サイクルレシプロエンジンである。本制御装置は、内燃機関に備えられるECUの一機能として実現される。詳しくは、メモリに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることで、ECUは制御装置として機能する。ECUが制御装置として機能する場合、ECUは、プログラムされているスロットル開度算出ロジックに従って目標スロットル開度を計算し、目標スロットル開度に従ってスロットルの動作を制御する。   The internal combustion engine to which the control device of the present embodiment is applied is a four-cycle reciprocating engine that can control torque by adjusting the amount of air with a throttle. The present control device is realized as a function of an ECU provided in the internal combustion engine. Specifically, the ECU functions as a control device when a program stored in the memory is executed by the CPU. When the ECU functions as a control device, the ECU calculates the target throttle opening according to the programmed throttle opening calculation logic, and controls the operation of the throttle according to the target throttle opening.

図1は、本実施の形態で用いられるスロットル開度算出ロジックの内容を複数の機能ブロックで表現した図である。この図に示すように、本スロットル開度算出ロジックは、要求トルク変換マップ4、要求空気量変換マップ6、エア逆モデル10、スロットル開度ガード22及びスロットル開度ガード値算出マップ24を含んでいる。以下、本実施の形態のスロットル開度算出ロジックに含まれる各要素の内容について説明する。   FIG. 1 is a diagram expressing the contents of the throttle opening calculation logic used in the present embodiment by a plurality of functional blocks. As shown in this figure, this throttle opening calculation logic includes a required torque conversion map 4, a required air amount conversion map 6, an air inverse model 10, a throttle opening guard 22, and a throttle opening guard value calculation map 24. Yes. Hereinafter, the contents of each element included in the throttle opening degree calculation logic of the present embodiment will be described.

要求トルク変換マップ4は、アクセルペダルの開度を要求トルクに変換するためのマップである。要求トルク変換マップ4にて得られる要求トルクは、ドライバがアクセルペダルの操作を介して内燃機関に要求するドライバ要求トルクである。本スロットル開度算出ロジックにて扱われる要求トルクには、このドライバ要求トルクに加えて、TRC等の車両の制御デバイスが要求するデバイス要求トルクが含まれる。ただし、デバイス要求トルク及びその発生源については図示を省略している。   The required torque conversion map 4 is a map for converting the opening degree of the accelerator pedal into the required torque. The required torque obtained in the required torque conversion map 4 is the driver required torque that the driver requests to the internal combustion engine through the operation of the accelerator pedal. The required torque handled by the throttle opening calculation logic includes a device required torque required by a vehicle control device such as a TRC in addition to the driver required torque. However, illustration of the device required torque and its generation source is omitted.

要求空気量変換マップ6は、トルクと吸入空気量(或いは、それを無次元化した充填効率又は負荷率)とがエンジン回転数、点火時期及び空燃比を含む種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。要求空気量変換マップ6では、現在のエンジン状態量のもとで要求トルクの実現のために要求される吸入空気量(以下、要求KLと表記する)が算出される。   The required air amount conversion map 6 uses torque and intake air amount (or charge efficiency or load factor obtained by making it non-dimensional) as keys for various engine state amounts including engine speed, ignition timing, and air-fuel ratio. Associated map. In the required air amount conversion map 6, an intake air amount (hereinafter referred to as a required KL) required for realizing the required torque under the current engine state amount is calculated.

エア逆モデル10は、詳しくは、吸気弁逆モデル12、吸気管逆モデル14、スロットル逆モデル16、スロットル動作モデル20及び簡易エアモデル30を組み合わせて構成されている。このうちの吸気弁逆モデル12は、吸入空気量と吸気管圧力との関係について調べた実験ベースのモデルである。実験で得られた経験則により、吸気弁逆モデル12においては吸入空気量と吸気管圧力との関係が直線で近似されている。吸気弁逆モデル12に要求KLを入力することによって、要求KLの実現のために要求される吸気管圧(以下、要求Pmと表記する)が算出される。   In detail, the air reverse model 10 is configured by combining an intake valve reverse model 12, an intake pipe reverse model 14, a throttle reverse model 16, a throttle operation model 20, and a simple air model 30. Of these, the intake valve inverse model 12 is an experiment-based model in which the relationship between the intake air amount and the intake pipe pressure is examined. According to empirical rules obtained through experiments, in the intake valve inverse model 12, the relationship between the intake air amount and the intake pipe pressure is approximated by a straight line. By inputting the request KL to the intake valve reverse model 12, an intake pipe pressure (hereinafter referred to as request Pm) required for realizing the request KL is calculated.

吸気管逆モデル14は、吸気管内の空気に関する保存則、具体的には、エネルギー保存則と流量保存則とに基づいて構築された物理モデルである。吸気管逆モデル14では、スロットルを通過する空気の流量と吸気管圧との関係が数式で表されている。要求KLと現在の仮想吸気管圧(以下、仮想Pmと表記する)との差圧(以下、ΔPmと表記する)と、現在の仮想吸入空気量(以下、仮想KLと表記する)と、1ステップ前の要求KLとを吸気管逆モデル14に入力することによって、要求Pmの実現のために要求されるスロットル通過流量(以下、要求mtと表記する)が算出される。   The intake pipe inverse model 14 is a physical model constructed based on a conservation law regarding air in the intake pipe, specifically, an energy conservation law and a flow rate conservation law. In the intake pipe inverse model 14, the relationship between the flow rate of air passing through the throttle and the intake pipe pressure is expressed by a mathematical expression. The differential pressure (hereinafter referred to as ΔPm) between the required KL and the current virtual intake pipe pressure (hereinafter referred to as virtual Pm), the current virtual intake air amount (hereinafter referred to as virtual KL), and 1 By inputting the request KL before the step into the intake pipe inverse model 14, a throttle passage flow rate (hereinafter referred to as request mt) required for realizing the request Pm is calculated.

スロットル逆モデル16は、スロットル通過流量とスロットル開度との関係を数式で表したモデルである。スロットル通過流量は、スロットル開度により決まる流路面積とスロットルの前後の圧力比とを用いて算出することができる。スロットル通過流量の計算に用いる圧力比は実測値でもよいしモデルによる計算値でもよい。スロットル逆モデル16に要求mtを入力することによって、要求mtの実現のための目標スロットル開度(以下、目標TA)が算出される。   The throttle inverse model 16 is a model that expresses the relationship between the throttle passage flow rate and the throttle opening by a mathematical expression. The flow rate through the throttle can be calculated using the flow area determined by the throttle opening and the pressure ratio before and after the throttle. The pressure ratio used for the calculation of the throttle passage flow rate may be an actual measurement value or a calculation value based on a model. By inputting the request mt to the throttle inverse model 16, a target throttle opening degree (hereinafter referred to as target TA) for realizing the request mt is calculated.

スロットル動作モデル20及び簡易エアモデル30は、上述の計算過程で用いられる仮想Pm及び仮想KLを実際のスロットル開度(以下、実TAと表記する)から算出するために設けられている。スロットル動作モデル20は、スロットル2の動作とその動作を生じさせる入力信号との関係を数式等で近似したモデルである。スロットル動作モデル20に実TAを入力することによって、実TAに対応する入力信号、すなわち、目標TAの仮想値が算出される。   The throttle operation model 20 and the simple air model 30 are provided for calculating the virtual Pm and the virtual KL used in the above calculation process from the actual throttle opening (hereinafter referred to as actual TA). The throttle operation model 20 is a model that approximates the relationship between the operation of the throttle 2 and an input signal that causes the operation by a mathematical expression or the like. By inputting the actual TA to the throttle operation model 20, an input signal corresponding to the actual TA, that is, a virtual value of the target TA is calculated.

簡易エアモデル30は、スロットルモデル32、吸気管モデル34及び吸気弁モデル36によって構成されている。このうちのスロットルモデル32は、前述のスロットル逆モデル16に対応する順モデルである。スロットルモデル32に目標TAの仮想値を入力することによって、現在の仮想スロットル通過流量(以下、仮想mtと表記する)が算出される。吸気管モデル34は前述の吸気管逆モデル14に対応する順モデルであって、仮想mtの入力により仮想Pmを算出する。吸気弁モデル36は前述の吸気弁逆モデル12に対応する順モデルであって、仮想Pmの入力によって仮想KLを算出する。前述のように、仮想PmはΔPmの計算に用いられ、仮想KLはΔPmとともに吸気管逆モデル14に入力される。   The simple air model 30 includes a throttle model 32, an intake pipe model 34, and an intake valve model 36. Among them, the throttle model 32 is a forward model corresponding to the throttle reverse model 16 described above. By inputting a virtual value of the target TA to the throttle model 32, the current virtual throttle passage flow rate (hereinafter referred to as virtual mt) is calculated. The intake pipe model 34 is a forward model corresponding to the intake pipe inverse model 14 described above, and calculates a virtual Pm by inputting a virtual mt. The intake valve model 36 is a forward model corresponding to the intake valve inverse model 12 described above, and calculates a virtual KL by inputting virtual Pm. As described above, the virtual Pm is used for calculating ΔPm, and the virtual KL is input to the intake pipe inverse model 14 together with ΔPm.

スロットル開度ガード22は、本スロットル開度算出ロジックにおいて、エア逆モデル10のスロットル逆モデル16からスロットル2に向かう信号ラインに設けられている。スロットル開度ガード22は、後述するスロットル開度ガード値を上限として目標TAを制限する手段である。具体的には、スロットル逆モデル16から入力される目標TAがスロットル開度ガード値以下であれば、目標TAをそのままスロットル2へ出力する。一方、スロットル逆モデル16から入力される目標TAがスロットル開度ガード値を超えていれば、上限値であるスロットル開度ガード値を修正目標TAとしてスロットル2へ出力する。   The throttle opening guard 22 is provided in the signal line from the throttle reverse model 16 of the air reverse model 10 to the throttle 2 in the throttle opening calculation logic. The throttle opening guard 22 is means for limiting the target TA with the throttle opening guard value described later as an upper limit. Specifically, if the target TA input from the throttle inverse model 16 is equal to or less than the throttle opening guard value, the target TA is output to the throttle 2 as it is. On the other hand, if the target TA input from the throttle inverse model 16 exceeds the throttle opening guard value, the throttle opening guard value that is the upper limit value is output to the throttle 2 as the corrected target TA.

スロットル開度ガード22で用いられるスロットル開度ガード値は、スロットル開度ガード値算出マップ24によって決定される。スロットル開度ガード値算出マップ24では、スロットル開度の不感帯の境界値に合わせてスロットル開度ガード値が設定されている。スロットル開度の不感帯とは、スロットル開度の変化に対するスロットル通過流量の変化の応答性が低い領域であり、より具体的には、スロットル開度が所定角度だけ変化したときのスロットル通過流量の変化量が所定の基準値以下となる領域を意味する。この不感帯の大きさは、図2に示すように、機関回転数によって変化する。図2には、定常時における内燃機関の1サイクルあたりのスロットル通過空気量とスロットル開度との関係がグラフで表されている。このグラフに示すように、機関回転数が大きいほどスロットル通過空気量が最大値に達するスロットル開度は大きくなる。つまり、不感帯は機関回転数が小さいほうが大きく、機関回転数が大きくなるに従って小さくなっていく。このような機関回転数と不感帯との関係に基づき、スロットル開度ガード値算出マップ24では、複数域に分けられた回転数域ごとにスロットル開度ガード値が設定されている。   The throttle opening guard value used in the throttle opening guard 22 is determined by the throttle opening guard value calculation map 24. In the throttle opening guard value calculation map 24, the throttle opening guard value is set according to the boundary value of the dead zone of the throttle opening. The dead zone of the throttle opening is an area where the response of the change in the throttle passage flow is low with respect to the change in the throttle opening. More specifically, the change in the throttle passage flow when the throttle opening changes by a predetermined angle. It means an area where the amount is below a predetermined reference value. As shown in FIG. 2, the size of the dead zone varies depending on the engine speed. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of air passing through the throttle per cycle of the internal combustion engine and the throttle opening in a steady state. As shown in this graph, the larger the engine speed, the greater the throttle opening at which the amount of air passing through the throttle reaches the maximum value. That is, the dead zone is larger when the engine speed is smaller, and decreases as the engine speed increases. Based on the relationship between the engine speed and the dead zone, the throttle opening guard value calculation map 24 sets a throttle opening guard value for each of the rotation speed ranges divided into a plurality of ranges.

スロットル開度ガード22には、スロットル開度ガード値及び目標TAに加えて、吸気管逆モデル14に入力されるΔPmが並行して入力されている。ΔPmはスロットル開度ガード22の動作を制御するための情報として用いられる。また、目標TAは、スロットル開度ガード22によるガードの対象であると同時に、スロットル開度ガード22の動作を制御するための情報としても用いられる。以下、図3のフローチャートに基づいてスロットル開度ガード22の動作について説明する。   In addition to the throttle opening guard value and the target TA, ΔPm input to the intake pipe inverse model 14 is input to the throttle opening guard 22 in parallel. ΔPm is used as information for controlling the operation of the throttle opening guard 22. In addition, the target TA is a target to be guarded by the throttle opening guard 22, and at the same time, is used as information for controlling the operation of the throttle opening guard 22. The operation of the throttle opening guard 22 will be described below based on the flowchart of FIG.

まず、スロットル開度ガード22は、現在の機関回転数に応じたスロットル開度ガード値をスロットル開度ガード値算出マップ24から取得する(ステップS1)。   First, the throttle opening guard 22 acquires a throttle opening guard value corresponding to the current engine speed from the throttle opening guard value calculation map 24 (step S1).

次に、スロットル開度ガード22は、エア逆モデル10から入力された目標TAが所定値以上かどうか判定する(ステップS2)。そして、目標TAが所定値よりも小さければ、スロットル開度ガード値による目標TAの制限は実施しない。この判定で用いられる所定値は、不感帯の境界値よりも低い値に設定されている。   Next, the throttle opening guard 22 determines whether or not the target TA input from the air inverse model 10 is greater than or equal to a predetermined value (step S2). If the target TA is smaller than the predetermined value, the target TA is not limited by the throttle opening guard value. The predetermined value used in this determination is set to a value lower than the dead zone boundary value.

目標TAが所定値以上の場合は、スロットル開度ガード22は、ΔPmが閾値以下かどうか判定する(ステップS3)。そして、ΔPmが閾値以下であるならば、スロットル開度ガード22は、ステップS1で取得したスロットル開度ガード値による目標TAの制限を実施する(ステップS4)。一方、ΔPmが閾値を越えているのであれば、スロットル開度ガード22は、スロットル開度ガード値による目標TAの制限を解除する。この判定では、内燃機関の加速状態を表す数値としてΔPmが用いられている。内燃機関の加速時には、要求Pmと吸気管圧の現在値に相当する仮想Pmとが乖離することによりΔPmが拡大するからである。この判定で用いられる閾値は、定常運転状態において発生するΔPmの微小振動を誤って検出してしまわない大きさに設定されている。   If the target TA is greater than or equal to the predetermined value, the throttle opening guard 22 determines whether or not ΔPm is less than or equal to a threshold value (step S3). If ΔPm is equal to or smaller than the threshold value, the throttle opening guard 22 limits the target TA based on the throttle opening guard value acquired in step S1 (step S4). On the other hand, if ΔPm exceeds the threshold value, the throttle opening guard 22 releases the restriction of the target TA by the throttle opening guard value. In this determination, ΔPm is used as a numerical value representing the acceleration state of the internal combustion engine. This is because when the internal combustion engine is accelerated, ΔPm expands due to the difference between the required Pm and the virtual Pm corresponding to the current value of the intake pipe pressure. The threshold used in this determination is set to a magnitude that does not erroneously detect the minute vibration of ΔPm that occurs in the steady operation state.

以上のようにスロットル開度ガード22が動作することで、本制御装置によれば、図4にチャートで示すような制御結果を得ることができる。図4は、本制御装置により制御される内燃機関の定常・加減速時の動作イメージを比較例による動作イメージと比較して示すタイムチャートである。ここでは、比較例として図1に示す構成からスロットル開度ガード22を除去した装置を用いている。図4の上段のチャートには、アクセルペダルの開度の時間変化が示されている。中段のチャートには、本制御装置によるスロットル開度の時間変化が実線で示され、比較例によるスロットル開度の時間変化が点線で示されている。そして、下段のチャートには、本制御装置による1サイクル当たりのスロットル通過空気量の時間変化が実線で示され、比較例によるスロットル通過空気量の時間変化が点線で示されている。   By operating the throttle opening guard 22 as described above, according to the present control apparatus, it is possible to obtain a control result as shown in the chart of FIG. FIG. 4 is a time chart showing an operation image during steady-state acceleration / deceleration of the internal combustion engine controlled by the present control device compared with an operation image according to a comparative example. Here, as a comparative example, a device in which the throttle opening guard 22 is removed from the configuration shown in FIG. 1 is used. In the upper chart of FIG. 4, the time change of the opening degree of the accelerator pedal is shown. In the middle chart, the time change of the throttle opening by the present control device is shown by a solid line, and the time change of the throttle opening by the comparative example is shown by a dotted line. In the lower chart, the time variation of the throttle passage air amount per cycle by the present control device is indicated by a solid line, and the time change of the throttle passage air amount by the comparative example is indicated by a dotted line.

図4は、アクセルペダルが一旦戻された後に再び踏み込まれた場合、すなわち、一旦減速が行われた後に加速が行われた場合の制御結果を示している。スロットル開度ガード22を備えない比較例による制御結果から説明する。比較例によれば、スロットル開度は常にエア逆モデル10で算出された目標TAに制御される。エア逆モデル10で算出される目標TAは要求吸入空気量を正確に実現するためのスロットル開度であるため、要求吸入空気量がある程度大きい場合、比較例によるスロットル開度は不感帯内に入るようになる。この状態でアクセルペダルを閉じる操作が行われた場合、スロットル2は不感帯を抜けて最終的な目標TAまで閉じられる。ところが、スロットル2が不感帯内で動作している間は、スロットル開度の変化に対して吸入空気量の変化はほとんどない。このため、不感帯を抜け出すのにかかる時間の分だけ、スロットル2が閉じ始めてからスロットル通過空気量が減少し始めるまでに応答遅れが発生することになる。   FIG. 4 shows a control result when the accelerator pedal is once depressed and then depressed again, that is, when acceleration is performed after decelerating once. A control result according to a comparative example that does not include the throttle opening guard 22 will be described. According to the comparative example, the throttle opening is always controlled to the target TA calculated by the air inverse model 10. The target TA calculated by the air inverse model 10 is the throttle opening for accurately realizing the required intake air amount. Therefore, when the required intake air amount is large to some extent, the throttle opening according to the comparative example is within the dead zone. become. When an operation for closing the accelerator pedal is performed in this state, the throttle 2 passes through the dead zone and is closed to the final target TA. However, while the throttle 2 is operating in the dead zone, there is almost no change in the intake air amount with respect to the change in the throttle opening. For this reason, a response delay occurs from the time when the throttle 2 starts to close until the amount of air passing through the throttle starts to decrease by the amount of time required to get out of the dead zone.

これに対して、本制御装置によれば、次のような制御結果を得ることができる。まず、内燃機関が定常領域にある場合には、スロットル開度ガード22によって目標TAがガードされることにより、スロットルはスロットル開度ガード値を上限にして不感帯の外側で操作される。不感帯の外側では、スロットル開度の変化に対して一定以上の吸入空気量の変化を得ることができる。このため、本制御装置によれば、ドライバによってアクセルペダルを閉じる操作が行われ、その操作により要求吸入空気量が減少する場合には、吸入空気量を速やかに減少させるようスロットル2を動かすことができる。前述の比較例と比較すると、本制御装置によれば、スロットル2が閉じ始めてからスロットル通過空気量が減少し始めるまでの応答遅れを無くすことができるので、その分、内燃機関をより速やかに減速させることができる。   On the other hand, according to this control apparatus, the following control results can be obtained. First, when the internal combustion engine is in a steady region, the target TA is guarded by the throttle opening guard 22, so that the throttle is operated outside the dead zone with the throttle opening guard value as an upper limit. Outside the dead zone, it is possible to obtain a change in the intake air amount that exceeds a certain level with respect to a change in the throttle opening. Therefore, according to the present control device, when the driver performs an operation of closing the accelerator pedal and the required intake air amount is reduced by the operation, the throttle 2 can be moved so as to quickly reduce the intake air amount. it can. Compared with the above-described comparative example, according to the present control device, it is possible to eliminate the response delay from when the throttle 2 starts to close until the throttle passage air amount starts to decrease, and accordingly, the internal combustion engine is decelerated more quickly. Can be made.

次に、ドライバによってアクセルペダルを踏み込む操作が行われると、内燃機関の運転領域が加速領域に移行することによってスロットル開度ガード22による目標TAのガードは解除される。内燃機関の加速過渡ではスロットル開度の不感帯はなくなるので、スロットル開度ガード値による目標TAの制限を解除することに不都合は無い。逆に、比較例の場合と同様、スロットル2を全開まで開いて吸入空気量を最大まで増大させることができるようになる。その後、加速が終了して内燃機関の運転領域が再び定常領域に移行した場合には、再びスロットル開度ガード22による目標TAのガードが行われるので、スロットル開度が不感帯内にとどまることは防止される。   Next, when the driver depresses the accelerator pedal, the operating range of the internal combustion engine shifts to the acceleration region, and thus the target TA guard by the throttle opening guard 22 is released. Since the dead zone of the throttle opening disappears during the acceleration transition of the internal combustion engine, there is no inconvenience in releasing the restriction of the target TA by the throttle opening guard value. On the contrary, as in the case of the comparative example, the throttle air 2 can be fully opened to increase the intake air amount to the maximum. After that, when acceleration is finished and the operating range of the internal combustion engine shifts to the steady range again, the target TA is guarded by the throttle opening guard 22 again, so that the throttle opening is prevented from staying in the dead zone. Is done.

以上が本発明の実施の形態についての説明である。上述の実施の形態によれば、内燃機関の減速性能を加速性能とともに十分に引き出すことが可能である。ただし、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では、ドライバのペダル操作によって減速が行われる場合を例にとって説明したが、本発明は車両の制御デバイスから発せられる減速要求にも応えることができる。   The above is the description of the embodiment of the present invention. According to the above-described embodiment, it is possible to sufficiently bring out the deceleration performance of the internal combustion engine together with the acceleration performance. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where deceleration is performed by a driver's pedal operation has been described as an example. However, the present invention can also respond to a deceleration request issued from a vehicle control device.

2 スロットル
4 要求トルク変換マップ
6 要求空気量変換マップ
10 エア逆モデル
12 吸気弁逆モデル
14 吸気管逆モデル
16 スロットル逆モデル
20 スロットル動作モデル
22 スロットル開度ガード
24 スロットル開度ガード値算出マップ
30 簡易エアモデル
32 スロットルモデル
34 吸気管モデル
36 吸気弁モデル
2 throttle 4 required torque conversion map 6 required air amount conversion map 10 air reverse model 12 intake valve reverse model 14 intake pipe reverse model 16 throttle reverse model 20 throttle operation model 22 throttle opening guard 24 throttle opening guard value calculation map 30 Air model 32 Throttle model 34 Intake pipe model 36 Intake valve model

Claims (2)

目標スロットル開度に従ってスロットルを制御する内燃機関の制御装置において、
要求吸入空気量を実現するための目標スロットル開度をエア逆モデルを用いて計算する目標スロットル開度計算手段と、
スロットル開度に上限を設けるためのスロットル開度ガード値を機関回転数に応じて決定するガード値決定手段と、
前記エア逆モデルを用いて算出された目標スロットル開度に対する前記スロットル開度ガード値による制限と制限の解除とを行うガード手段とを備え、
前記エア逆モデルは、少なくとも、前記要求吸入空気量から要求吸気管圧を計算する処理と、実際のスロットル開度から吸気管圧の現在値に相当する仮想吸気管圧を計算する処理と、前記要求吸気管圧と前記仮想吸気管圧との差圧を計算する処理と、前記差圧に基づいて前記目標スロットル開度を計算する処理とを実行するように構成され、
前記ガード手段は、前記目標スロットル開度が所定値以上であり、かつ、前記差圧が閾値以下である場合に、前記目標スロットル開度を前記スロットル開度ガード値によって制限し、前記目標スロットル開度が前記所定値より小さいか、前記差圧が前記閾値より大きい場合に、前記スロットル開度ガード値による前記目標スロットル開度の制限を解除するように構成されたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device for an internal combustion engine that controls a throttle according to a target throttle opening,
A target throttle opening calculating means for calculating a target throttle opening for realizing the required intake air amount using an air inverse model;
Guard value determining means for determining a throttle opening guard value for setting an upper limit on the throttle opening according to the engine speed;
And a guard means for performing a release limitations and restrictions by the throttle opening guard value for the target throttle angle calculated by using the air inverse model,
The air inverse model includes at least a process for calculating a required intake pipe pressure from the required intake air amount, a process for calculating a virtual intake pipe pressure corresponding to a current value of the intake pipe pressure from an actual throttle opening, A process for calculating a differential pressure between the required intake pipe pressure and the virtual intake pipe pressure, and a process for calculating the target throttle opening based on the differential pressure;
The guard means limits the target throttle opening by the throttle opening guard value when the target throttle opening is equal to or greater than a predetermined value and the differential pressure is equal to or less than a threshold value, and the target throttle opening. An internal combustion engine configured to cancel the restriction of the target throttle opening by the throttle opening guard value when the degree is smaller than the predetermined value or the differential pressure is larger than the threshold . Control device.
前記ガード値決定手段は、前記スロットル開度ガード値によって前記スロットルの動作が制限される領域に、スロットル開度の変化に対するスロットル通過流量の変化の応答性が低い不感帯が含まれるように、前記スロットル開度ガード値を決定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The guard value determining means includes the throttle zone so that a zone in which the operation of the throttle is limited by the throttle opening guard value includes a dead zone in which the response of the change in the flow rate of the throttle with respect to the change in the throttle opening is low. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an opening guard value is determined.
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