JP2000220510A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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JP2000220510A
JP2000220510A JP11018774A JP1877499A JP2000220510A JP 2000220510 A JP2000220510 A JP 2000220510A JP 11018774 A JP11018774 A JP 11018774A JP 1877499 A JP1877499 A JP 1877499A JP 2000220510 A JP2000220510 A JP 2000220510A
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egr
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target
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Akira Akimoto
晃 秋本
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Fuji Heavy Industries Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気管内の空気有効成分分圧とEGRガス有
効成分分圧とに基づいてEGRガス流量とスロットルバ
ルブ通過空気流量とを決定する際、燃焼形態によって異
なる体積効率を考慮してEGRガス流量を決定し、EG
R率の目標値への高精度な制御を可能とする。 【解決手段】 目標燃焼形態に対応した体積効率ηVを
用いて吸気管内の空気有効成分分圧及びEGRガス有効
成分分圧を推定し、EGRガス有効成分分圧の推定値と
制御目標値との偏差に基づいてEGRガス流量の設定値
を算出すると共に、空気有効成分分圧の推定値と制御目
標値との偏差、及びEGRガス中の空気過不足成分に基
づいてスロットルバルブを通過する空気流量の設定値を
算出する。これにより、成層燃焼や均一燃焼時等の各燃
焼形態においてEGR率を目標値へ高精度に制御し、目
標燃焼形態に応じた精密な吸気制御及びEGR制御を実
現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼形態によって
異なる体積効率を考慮してEGRガス流量を決定し、E
GR率の目標値への高精度な制御を可能とするエンジン
の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】リーンバーンエンジンや筒内噴射エンジ
ン等のように、リーン空燃比による成層燃焼からストイ
キオ近傍の空燃比による均一燃焼まで広範囲に渡る空燃
比での燃焼を行うエンジンでは、空燃比のリーン化によ
って理論熱効率を改善し、また、EGR付加によってポ
ンプ損失、冷却損失等を改善する一方、エンジン出力性
能の観点から理論空燃比近傍の空燃比によって空気利用
率を向上させるようにしている。
【0003】このようなエンジンでは、アクセル操作量
とエンジン回転数とから設定したエンジン出力軸トルク
の目標値に応じて燃料噴射量を制御すると共にスロット
ルバルブ開度をアクチュエータにより可変して吸入空気
量を制御するシステムが多く、燃料噴射制御、吸気制
御、EGR制御を総合的に行う必要がある。
【0004】このため、本出願人は、先に、特願平9−
247316号において、吸入空気量の最適化、燃料噴
射量の最適化、EGR量の最適化を実現し、定常運転の
みならず過渡運転時においても目標空燃比や目標EGR
率を高精度に達成することのできる技術を提案してお
り、エンジンの目標トルクに対応して設定した燃料噴射
量、EGR率、シリンダ内当量比により、吸気管内にお
ける空気有効成分及びEGRガス有効成分の各目標値を
決定し、吸気管内におけるEGRガス有効成分分圧の目
標値と推定値との偏差に基づいてEGRバルブを通過す
るEGRガス流量を決定すると共に、吸気管内における
空気有効成分分圧の目標値と推定値との偏差及びEGR
ガス中の空気過不足成分に基づいてスロットルバルブを
通過する空気流量を求め、各流量値を実現すべく、EG
Rガス量を調節するアクチュエータ、スロットル開度を
調節するアクチュエータを制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
た技術では、吸気管内の空気成分有効分圧及びEGRガ
ス有効成分圧を計算により推定する際、吸気管内の空気
有効成分は、スロットルバルブを通過する新気分とEG
Rバルブを通過するEGRガス中の空気過不足成分との
和からシリンダ内へ流入する空気有効成分を除いたもの
であり、また、吸気管内のEGRガス有効成分は、EG
Rバルブを通過するEGRガス有効成分からシリンダ内
へ流入するEGRガス有効成分を除いたものであること
を前提とした吸気系モデルを使用している。
【0006】この吸気系モデルでは、吸気管内の空気有
効成分分圧Pmoの時間変化量dPmo/dtを、スロ
ットル通過空気流量Qa、EGRガス中の空気過不足成
分のEGRバルブ通過流量Qea、吸気管内の空気有効
成分のシリンダ流入流量Qsoを用いて表現し、また、
吸気管内のEGRガス有効成分分圧Pmeeの時間変化
量dPmee/dtを、EGRガス有効成分のEGRバ
ルブ通過流量Qee、EGRガス有効成分のシリンダ流
入流量Qseeを用いて表現している。
【0007】そして、EGRガスの空気過不足成分のE
GRバルブ通過流量Qea、EGRガス有効成分のEG
Rバルブ通過流量Qeeを、EGRバルブ通過ガス流量
QeにEGRバルブ入口におけるEGRガスの当量比Φ
とシリンダ内当量比の初期設定値である目標当量比Φi
との比を適用して表現し、また、空気有効成分のシリン
ダ流入流量Qso、EGRガス有効成分のシリンダ流入
流量Qseeを、それぞれ、1気筒当たりのストローク
容積Vs、体積効率ηv、エンジンの気筒数Lを用いて
表現することで、最終的に、吸気管内の状態を、空気有
効成分分圧Pmoの時間変化量及びEGRガス有効成分
分圧Pmeeの時間変化量と、スロットル通過空気流量
Qa及びEGRバルブ通過ガス流量Qeとの関係で表現
してしている。
【0008】以下に、特願平9−247316号明細書
における吸気系モデルの基本式である(1)〜(6)式、及び
(10)式を記載する。 dPmo/dt=(Qa+Qea−Qso)・Ra・Tm/
Vm dPmee/dt=(Qee−Qsee)・Re・Tm/V
m Qea=(1−Φ/Φi)・Qe Qee=(Φ/Φi)・Qe Qso=((Pmo・Vs)/(Ra・Tm))・ηv・(Ne・L
/120) Qsee=((Pmee・Vs)/(Re・Tm))・ηv・(Ne
・L/120) Vs:1気筒当たりのストローク容積 Vm:吸気管容積 Ra:空気有効成分の気体定数 Re:EGRガス有効成分の気体定数 Tm:吸気管内ガス温度 a,ba,be:吸気系係数 a=(Vs/Vm)・ηV・(Ne・L/120) ba=Ra・Tm/Vm be=Re・Tm/Vm
【0009】しかしながら、以上の吸気系モデルにおけ
る空気有効成分のシリンダ流入量Qso及びEGRガス
有効成分のシリンダ流入量Qseeを求める際に使用さ
れる体積効率ηVは、所定の燃焼形態の条件下でエンジ
ン回転数とマニホルド全圧(吸気管圧力)とに基づいて
設定した値を使用するようにしており、所定の燃焼形
態、仮に均一燃焼形態で求めた体積効率ηVを使用する
と、成層燃焼でEGRを付加した状態では、実際よりも
低い体積効率ηVを用いることになり、EGR率が目標
値よりも高くなってしまうことがある。
【0010】すなわち、超リーン大量EGRの成層燃焼
形態と理論空燃比近傍或いは少量EGRの均一燃焼形態
とでは、厳密には体積効率ηVに差を生じ、実際には成
層燃焼形態の方が体積効率ηVが高くなる。この原因
は、同一マニホルド全圧では、成層燃焼形態の方が均一
燃焼形態よりも負荷が大幅に低く排気圧力も低いため、
バルブオーバーラップ時期の筒内圧力が低いなどの理由
で筒内から吸気管への吹き返し量が少ないためである。
【0011】詳細には、吸気系モデルを使用して空気成
分有効分圧及びEGRガス有効成分圧を計算により推定
する際、以下に示すように、EGRガスの空気過不足成
分分圧モデル値Pfea及びEGRガス有効成分分圧モ
デル値Pfeeを算出し、また、実際に計測したスロッ
トル通過空気流量によって吸入空気分の新気分圧モデル
値Pfaを算出する(特願平9−247316号明細書
中の(27),(28),(29)式)。 Pfea=(1−a・dt)・Pfea(-1)+ (ba・dt)・(1−rfai)・Qe(-1) Pfee=(1−a・dt)・Pfee(-1)+(be・dt)・rfai・Qe(-1) Pfa =(1−a・dt)・Pfa(-1)+(ba・dt)・Qave rfai :当量比係数 Qe(-1) :1制御周期前のEGRバルブ通過ガス流
量設定値 Qave :スロットル通過空気流量計測値
【0012】そして、空気有効成分分圧推定値Pmo
を、EGRガスの空気過不足成分分圧モデル値Pfea
と新気分圧モデル値Pfaとの和として算出した後、セ
ンサによって検出したマニホルド全圧Pmから空気有効
成分分圧推定値Pmoを減算することで、EGRガス有
効成分分圧推定値Pmeeを算出する(特願平9−24
7316号明細書中の(30),(31)式)。 Pmo=Pfa+Pfea Pmee=Pm−Pmo
【0013】従って、実際よりも低い体積効率ηVを用
いると、吸気系係数aの値が小さくなって新気分圧モデ
ル値Pfaが燃焼形態に見合った適切な値よりも大きく
なり、空気有効成分分圧推定値Pmoが燃焼形態に見合
った値よりも高く推定される一方、EGRガス有効成分
分圧推定値Pmeeは、燃焼形態に見合った値よりも低
く推定されることになる。
【0014】すなわち、例えばEGRガス有効成分分圧
推定値Pmeeが低く見積もられた場合には、目標値と
推定値との偏差が大きくなってEGRバルブの開度が増
加する方向に駆動され、結果的に僅かではあるが実際の
EGRガス有効成分分圧が高くなり、EGR率が目標値
よりも高くなってしまう。
【0015】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、吸気管内の空気有効成分分圧とEGRガス有効成分
分圧とに基づいてEGRガス流量とスロットルバルブ通
過空気流量とを決定する際、燃焼形態によって異なる体
積効率を考慮してEGRガス流量を決定し、EGR率の
目標値への高精度な制御を可能とするエンジンの制御装
置を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による第1のエンジンの制御装置は、吸気管
内における空気成分の分圧の推定値とEGRガス成分の
分圧の推定値とから、前記空気成分の分圧の推定値を目
標値に一致させるようスロットルバルブを駆動すると共
に、前記EGRガス成分の分圧の推定値を目標値に一致
させるようEGRバルブを通過するEGRガス流量を制
御するエンジンの制御装置において、上記各分圧の推定
値は、目標燃焼形態毎に設定される体積効率を含む制御
パラメータに基づき推定されることを特徴とする。
【0017】また、本発明による第2のエンジンの制御
装置は、エンジンの目標トルクに基づいて設定した燃料
噴射量及び目標EGR率に対応して、吸気管内の空気有
効成分分圧の目標値と推定値との偏差及びEGRガス中
の空気過不足成分に基づいてスロットルバルブを通過す
る空気流量を決定すると共に、吸気管内のEGRガス有
効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づいてEGR
バルブを通過するEGRガス流量を決定するエンジンの
制御装置において、エンジンの目標トルクとエンジン回
転数とに基づいて目標燃焼形態を設定する手段と、吸気
管内における空気有効成分分圧を、スロットルバルブを
通過する空気流量とEGRガス中の空気過不足成分と目
標燃焼形態毎に設定した体積効率に基づく空気有効成分
のシリンダ流入量とに基づいて推定する手段と、吸気管
内のEGRガス有効成分分圧を、EGRガス有効成分と
目標燃焼形態毎に設定した体積効率に基づくEGRガス
有効成分のシリンダ流入量とに基づいて推定する手段と
を備えたことを特徴とする。
【0018】すなわち、第1のエンジンの制御装置で
は、吸気管内における空気成分の分圧の推定値とEGR
ガス成分の分圧の推定値とを、目標燃焼形態毎に設定さ
れる体積効率を含む制御パラメータに基づいて推定し、
空気成分の分圧の推定値を目標値に一致させるようスロ
ットルバルブを駆動すると共に、EGRガス成分の分圧
の推定値を目標値に一致させるようEGRバルブを通過
するEGRガス流量を制御する。
【0019】第2のエンジンの制御装置では、エンジン
の目標トルクに基づいて設定した燃料噴射量及び目標E
GR率に対応して、スロットルバルブを通過する空気流
量とEGRバルブを通過するEGRガス流量を決定する
際、エンジンの目標トルクとエンジン回転数とに基づい
て目標燃焼形態を設定し、吸気管内における空気有効成
分分圧を、スロットルバルブを通過する空気流量とEG
Rガス中の空気過不足成分と目標燃焼形態毎に設定した
体積効率に基づく空気有効成分のシリンダ流入量とに基
づいて推定すると共に、吸気管内のEGRガス有効成分
分圧を、EGRガス有効成分と目標燃焼形態毎に設定し
た体積効率に基づくEGRガス有効成分のシリンダ流入
量とに基づいて推定する。
【0020】そして、吸気管内の空気有効成分分圧の目
標値と推定値との偏差及びEGRガス中の空気過不足成
分に基づいてスロットルバルブを通過する空気流量を決
定し、また、吸気管内のEGRガス有効成分分圧の目標
値と推定値との偏差に基づいてEGRバルブを通過する
EGRガス流量を決定する。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1〜図9は本発明の実施の一形
態に係わり、図1は燃料・吸気・EGR制御部のブロッ
ク図、図2はエンジン制御系の全体ブロック図、図3は
初期化ルーチンのフローチャート、図4は定期処理ルー
チンのフローチャート、図5は燃料・吸気・EGR制御
処理ルーチンのフローチャート、図6は目標燃焼形態設
定ルーチンのフローチャート、図7はクランク角割込み
ルーチンのフローチャート、図8は吸気系モデルの説明
図、図9は燃焼形態毎の体積効率の説明図である。
【0022】図2は、燃料噴射制御、吸気制御、EGR
制御を総合的に行うエンジン制御系を示し、リーンバー
ンエンジンや筒内噴射エンジン等のように、リーン空燃
比による成層燃焼からストイキオ近傍の空燃比による均
一燃焼まで広範囲に渡る空燃比での燃焼を行うエンジン
に適用され、各種制御量を演算するマイクロコンピュー
タからなるメイン制御ユニット20に、エンジン運転状
態を検出するための各種センサ類が接続されるととも
に、エンジン制御のための各種アクチュエータ類が接続
されている。
【0023】メイン制御ユニット20に接続されるセン
サ類としては、所定のクランク角毎にパルス信号を出力
するクランク角センサ2、このクランク角センサ2から
出力されるパルス信号間で発生する気筒判別のためのパ
ルス信号を出力する気筒判別センサ3、図示しないアク
セルペダルの踏み込み量に応じた電圧信号を出力するア
クセル開度センサ4、吸気管内圧力に応じた電圧信号を
出力する吸気管圧力センサ5、吸気管内のガス温度に応
じた電圧信号を出力する吸気管温度センサ6、空燃比を
検出する空燃比センサ7、スロットル通過空気流量を計
測する吸入空気量センサ8等がある。
【0024】また、メイン制御ユニット20に接続され
るアクチュエータ類としては、燃料を噴射する各気筒の
インジェクタ10、気筒毎の点火プラグ12に連設され
る点火コイル11等があり、さらに、スロットル開度を
可変するためのスロットルアクチュエータ13、及び、
EGR量を可変するためのEGRバルブ14が接続され
ている。
【0025】メイン制御ユニット20は、各センサ類か
らの信号を処理してエンジン運転状態を表す各種パラメ
ータを算出する機能として、気筒判別部21、クランク
角度判定部22、クランク角度パルス発生間隔時間算出
部23、エンジン回転数算出部24、アクセル開度算出
部25、マニホルド全圧算出部26、吸気管内ガス温度
算出部27、空燃比算出部28、スロットル通過空気流
量算出部29を有し、エンジン制御の中枢となる燃料・
吸気・EGR制御部30を有している。さらに、制御量
出力に係わる機能として、噴射パルス時間算出部40、
噴射時期設定部41、噴射パルス発生部42、点火時期
設定部43、及び、点火信号発生部44の各機能を有し
ている。
【0026】すなわち、気筒判別部21で、クランク角
センサ2からの出力パルス信号(クランクパルス)と気
筒判別センサ3からの出力パルス信号(気筒判別パル
ス)との入力パターンによって気筒判別を行い、気筒判
別した特定気筒の所定クランク角度位置を基準クランク
位置として、順次入力されるクランクパルスに対応する
クランク角度位置をクランク角度判定部22で判定す
る。また、クランク角度パルス発生間隔時間算出部23
では、クランクパルスの入力間隔時間を計時して所定ク
ランク角度間の経過時間を算出し、エンジン回転数算出
部24で180°CAの経過時間からエンジン回転数N
eを算出する。
【0027】また、アクセル開度算出部25でアクセル
開度センサ4の出力電圧値に基づいてアクセル開度(ア
クセル踏み込み量)Sを算出し、マニホルド全圧算出部
26で吸気管圧力センサ5の出力電圧値に基づいて吸気
管圧力(以下、マニホルド全圧と称する)Pmを算出す
る。
【0028】さらに、吸気管内ガス温度算出部27で吸
気管温度センサ6の出力電圧値に基づいて吸気管内ガス
温度Tmを算出し、空燃比算出部28で空燃比センサ7
の出力電圧に基づいて空燃比λを算出し、スロットル通
過空気流量算出部29で吸入空気量センサ8からの出力
に基づいてスロットル通過空気流量計測値Qaveを算
出する。
【0029】一方、燃料・吸気・EGR制御部30は、
詳細には、図1に示すように、目標トルク設定部31、
目標燃焼形態設定部31a、第1の負荷・燃焼制御マネ
ージャ32、第2の負荷・燃焼制御マネージャ32a、
吸気系係数算出部33、第1の吸気制御マネージャ3
4、第2の吸気制御マネージャ34a、制御係数算出部
35、F/B制御部36、電子制御スロットル(ET
C)指示部37、及び、EGR指示部38から構成され
ている。
【0030】目標トルク設定部31では、エンジン回転
数Neとアクセル開度Sとに基づいて目標エンジントル
クTeiを設定し、目標燃焼形態設定部31aでは、冷
却水温によるエンジン運転状態或いは目標トルクTei
とエンジン回転数Neとによる運転領域に応じて目標燃
焼形態を設定する。そして、第1の負荷・燃焼制御マネ
ージャ32で、目標エンジントルクTeiに対応した基
本燃料噴射量及びEGR設定値(EGR率)を初期設定
すると共に、目標燃焼形態に対応した当量比(目標当量
比)を初期設定すると、第1の吸気制御マネージャ34
で、基本燃料噴射量、EGR設定値、及び目標当量比に
基づいて、吸気管内の圧力目標値を空気有効成分分圧と
EGRガス有効成分分圧とに分けて設定する。
【0031】さらに、F/B制御部36で、以下の吸気
系モデルに従い、空気有効成分分圧の推定値及びEGR
ガス有効成分分圧の推定値を算出し、EGRガス有効成
分分圧の推定値とEGRガス有効成分分圧の制御目標値
との偏差に基づいてEGRバルブ通過ガス流量設定値Q
eを算出するとともに、空気有効成分分圧の推定値と空
気有効成分分圧の制御目標値との偏差、及び、EGRガ
ス中の空気過不足成分に基づいて、スロットルバルブ通
過空気流量設定値Qaを算出する。
【0032】尚、各パラメータに付加する添字は、iが
初期設定値、*が目標値、(-k)がk制御周期前の値(例
えば、添字(-1)で1制御周期前の値)であることを表
す。
【0033】ここで、有効成分、過不足成分について説
明する。まず、有効成分とは、目標値(初期設定値)に
呼応するための成分を示し、EGRガス有効成分は、制
御空燃比が当量(理論空燃比)であれば、EGRガス中
の非空気成分である不活性成分(理論空燃比での既燃ガ
スに相当する成分;H20,CO2,N2等からなる)と
同じ値であるが、制御空燃比がリーンの場合、当量比分
の空気を含み、EGRガス中の空気成分に不活性成分を
加えた値となる。
【0034】また、過不足成分は、有効分に対する過不
足分を示し、定常状態では目標当量比と排気当量比とが
同じであるため、過不足は生じないが、過渡的には、こ
れから制御しようとする目標当量比と現在還流されてく
るEGRガスの排気当量比とが一致しないことが多く、
目標当量比>排気当量比の場合には、還流されてくるE
GRガス中に過剰空気を生じ、目標当量比<排気当量比
の場合には、還流されてくるEGRガス中に不足空気を
生じる。従って、この過剰・不足空気分をスロットルバ
ルブ・EGRバルブ制御で目標状態に制御するのであ
る。
【0035】次に、本発明で採用する吸気系モデルは、
図8に示すように、エンジン1の吸気管1aに介装され
たスロットルバルブ1bを通過する新気分の流量(スロ
ットル通過空気流量)Qaと、排気管1cから吸気管1
aへの排気還流管1dに介装されたEGRバルブ14を
通過するEGRガス流量(EGRバルブ通過ガス流量)
Qeとが吸気管1a内に供給され、エンジン1のシリン
ダに流出している(シリンダ流入ガス量Qs)とする吸
気系モデルであり、スロットル通過空気流量QaとEG
Rバルブ通過ガス流量Qeとによって吸気管容積を充填
する分の空気量を見込むことにより、アクセル操作量と
エンジン回転数から設定した目標トルクを過渡的に遅れ
なく実現することができる。
【0036】吸気管内の空気有効成分は、スロットルバ
ルブ1bを通過する新気分と、EGRバルブ14を通過
するEGRガス中の空気過不足成分との和から、シリン
ダ内へ流入する空気有効成分を除いたものであり、スロ
ットル通過空気流量Qa、EGRガス中の空気過不足成
分のEGRバルブ通過流量Qea、吸気管内の空気有効
成分のシリンダ流入流量Qso、吸気管容積Vm、吸気
管内ガス温度Tm、空気有効成分の気体定数Raを用い
て気体の状態方程式を適用すると、吸気管内の空気有効
成分分圧Pmoの時間変化量dPmo/dtは、以下の
(1)式で表すことができる。 dPmo/dt=(Qa+Qea−Qso)・Ra・Tm/Vm …(1)
【0037】また、吸気管内のEGRガス有効成分は、
EGRバルブ14を通過するEGRガス有効成分からシ
リンダ内へ流入するEGRガス有効成分を除いたもので
あり、同様に、吸気管内のEGRガス有効成分分圧Pm
eeの時間変化量dPmee/dtは、EGRガス有効
成分のEGRバルブ通過流量Qee、EGRガス有効成
分のシリンダ流入流量Qsee、EGRガス有効成分の
気体定数Reにより、以下の(2)式で表すことができ
る。 dPmee/dt=(Qee−Qsee)・Re・Tm/Vm …(2)
【0038】(1)式におけるEGRガスの空気過不足成
分のEGRバルブ通過流量Qea、(2)式におけるEG
Rガス有効成分のEGRバルブ通過流量Qeeは、EG
Rバルブ通過ガス流量Qeに、EGRバルブ14入口に
おけるEGRガスの当量比Φとシリンダ内当量比の初期
設定値である目標当量比Φiとの比を適用することによ
り、それぞれ、以下の(3),(4)式のように表すことがで
きる。 Qea=(1−Φ/Φi)・Qe …(3) Qee=(Φ/Φi)・Qe …(4)
【0039】また、(1)式における空気有効成分のシリ
ンダ流入流量Qso、(2)式におけるEGRガス有効成
分のシリンダ流入流量Qseeは、それぞれ、1気筒当
たりのストローク容積Vs、燃焼形態毎の体積効率η
v、エンジンの気筒数Lを用いて、以下の(5),(6)式で表
すことができる。 Qso=((Pmo・Vs)/(Ra・Tm))・ηv・(Ne・L/120) …(5) Qsee=((Pmee・Vs)/(Re・Tm))・ηv・(Ne・L/120) …(6)
【0040】従って、(1),(2)式に(3)〜(5)式を適用し
て式中の一部を以下の(7)〜(9)式で示す係数a,ba,
beで置き換え、(1),(2)式をマトリックス形式で記述す
ると、以下の(10)式で示すようになり、スロットル通過
空気流量Qa、EGRバルブ通過ガス流量Qe、及び、
EGRガスの当量比Φと目標当量比Φiとの比に基づい
て、吸気管内の状態を空気有効成分分圧Pmoの時間変
化量とEGRガス有効成分分圧Pmeeの時間変化量と
によって表現することができる。 a =(Vs/Vm)・ηv・(Ne・L/120) …(7) ba=Ra・Tm/Vm …(8) be=Re・Tm/Vm …(9)
【0041】以上の吸気系モデルを用いることにより、
吸気管内の空気有効成分分圧Pmo及びEGRガス有効
成分分圧Pmeeの時間変化量に基づいて、スロットル
通過空気流量QaとEGRバルブ通過ガス流量Qeとを
算出することができ、F/B制御部36では、吸気管内
のEGRガス有効成分分圧の目標値と、EGRガス有効
成分分圧の計算値であるEGRガス有効成分分圧推定値
との偏差をフィードバックしてEGRバルブ通過ガス流
量初期設定値Qeiを算出し、さらに、EGRバルブ通
過ガス流量に含まれる空気有効成分、及び、吸気管内の
空気有効成分分圧の目標値と空気有効成分分圧の計算値
である空気有効成分分圧推定値との偏差をフィードバッ
クし、スロットル通過空気流量初期設定値Qaiを算出
する。
【0042】この際、本形態においては、第2の吸気制
御マネージャ34aで、EGRガス有効成分分圧の理論
的な圧力応答予測値であるEGRガス有効成分分圧予測
値とEGRガス有効成分分圧推定値との誤差の時間積分
値、及び、空気有効成分分圧の理論的な圧力応答予測値
である空気有効成分分圧予測値と空気有効成分分圧推定
値との誤差の時間積分値を算出する。F/B制御部36
では、これらの誤差の時間積分値に基づいて、EGRバ
ルブ通過ガス流量初期設定値Qei、スロットル通過空
気流量初期設定値Qaiを算出するようにしており、外
乱に対する目標値の追従性及びF/B制御精度を向上さ
せる。
【0043】そして、第2の負荷・燃焼制御マネージャ
32aで、目標燃焼形態に応じた最終的な基本燃料噴射
量を設定して噴射パルス時間算出部40へ出力するとと
もに、ETC指示部37で、マニホルド全圧Pmとスロ
ットル通過空気流量設定値Qaとから、制御対象である
スロットルアクチュエータ13に対する操作量としての
スロットルアクチュエータ指示値Saを目標燃焼形態に
応じて設定してスロットルアクチュエータ13へ出力
し、また、EGR指示部38で、マニホルド全圧Pmと
EGRバルブ通過ガス流量設定値QeとからEGRバル
ブ14に対する操作量としてのEGRバルブ指示値Se
を目標燃焼形態に応じて設定し、EGRバルブ14へ出
力する。尚、吸気系係数算出部33、制御係数算出部3
5は、それぞれ、吸気系モデルの係数、フィードバック
制御の係数を算出する。
【0044】噴射パルス時間算出部40では、燃料・吸
気・EGR制御部30で設定した基本燃料噴射量Gf*
からインジェクタ10の噴射パルス時間Toutを算出
し、この噴射パルス時間Toutと、噴射時期設定部4
1で目標燃焼形態に応じて設定した噴射時期Tinjと
に従い、噴射パルス発生部42で噴射パルス発生タイマ
を予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定のタ
イミングで噴射パルスをインジェクタ10へ出力する。
【0045】また、点火時期設定部43では、エンジン
回転数Neと目標エンジントルクTeiとに基づいて目
標燃焼形態に応じた点火時期Tigを設定し、点火信号
発生部44で、この点火時期Tigに従い、予め定めた
特定のクランク角度で点火パルス発生タイマをセット
し、所定のタイミングで点火信号を点火コイル11に出
力し、点火プラグ12を放電させる。
【0046】以下、メイン制御ユニット20によって実
行される燃料・吸気・EGR制御処理について、図3〜
図7のフローチャートに従って説明する。
【0047】図3は、図示しないイグニッションスイッ
チがONされ、メイン制御ユニット20に電源が供給さ
れてシステムがリセットされたとき、割込み実行される
初期化ルーチンであり、まず、ステップS10でCPUを
初期設定すると、ステップS20で制御データを初期設定
し、ステップS30で、吸気管容積Vm、1気筒当たりの
ストローク容積Vs、エンジンの気筒数L、空気有効成
分の気体定数Ra、EGRガス有効成分の気体定数Re
等の吸気系定数を設定してルーチンを抜ける。
【0048】そして、システムイニシャライズ後、図4
に示す定期処理ルーチンが一定時間毎(例えば、10m
s毎)に実行されるとともに、図7に示すクランク角割
込みルーチンがクランクパルス入力毎に割込み実行され
る。
【0049】図4の定期処理ルーチンでは、まず、ステ
ップS50で、アクセル開度算出部25の処理として、ア
クセル開度センサ4の出力をA/D変換してアクセル開
度Sを算出し、ステップS60で、マニホルド全圧算出部
26の処理として、吸気管圧力センサ5の出力をA/D
変換してマニホルド全圧Pmを算出する。さらに、ステ
ップS70で、吸気管内ガス温度算出部27の処理とし
て、吸気管温度センサ6の出力をA/D変換して吸気管
内のガス温度Tmを算出する。
【0050】次に、ステップS80へ進み、スロットル通
過空気流量算出部29の処理として、吸入空気量センサ
8の出力をA/D変換し、スロットル通過空気流量計測
値Qaveを算出すると、ステップS90で、空燃比算出
部28の処理として、空燃比センサ7の出力をA/D変
換して空燃比λを算出し、ステップS100で、エンジン回
転数算出部24の処理として、後述する図7のクランク
角割込みルーチンで算出された180°CAの経過時間
からエンジン回転数Neを算出してステップS110へ進
む。
【0051】ステップS110では、燃料・吸気・EGR制
御部30の処理として図5の燃料・吸気・EGR制御処
理ルーチンを実行し、目標エンジントルクTeiを基準
として、目標燃焼形態、本燃料噴射量Gf*、スロット
ルアクチュエータ指示値Sa、EGRバルブ指示値Se
を設定する。
【0052】その後、ステップS120へ進み、噴射パルス
時間算出部40の処理として、ステップS100で算出した
基本燃料噴射量Gf*を、各種補正項や無効分を加えて
噴射パルス時間Toutに換算し、また、噴射時期設定
部41の処理として、エンジン回転数Neと目標エンジ
ントルクTeiとを格子として燃焼形態毎に設定された
マップを参照して目標燃焼形態に対応する噴射時期Ti
njを設定すると、ステップS130で、点火時期設定部4
3の処理として、エンジン回転数Neと目標エンジント
ルクTeiとを格子として燃焼形態毎に設定されたマッ
プを参照して目標燃焼形態に対応する点火時期Tigを
設定し、ルーチンを抜ける。
【0053】次に、ステップS110における燃料・吸気・
EGR制御処理ルーチンについて図5に基づき説明す
る。このルーチンでは、ステップS150で、目標トルク設
定部31の処理としてエンジン回転数Neとアクセル開
度Sとを格子とするマップを参照して目標エンジントル
クTeiを設定し、ステップS155で、目標燃焼形態設定
部31aの処理として、図6に示す目標燃焼形態設定ル
ーチンを実行して目標燃焼形態を設定する。
【0054】図6の目標燃焼形態設定ルーチンでは、先
ず、ステップS310で、排気系に介装された図示しない
触媒のNOx吸蔵量を推定し、触媒のNOx吸蔵量が設
定値以上か否かを判定する。触媒のNOx吸蔵量は、例
えば、成層燃焼或いは均一リーン燃焼に移行してからの
経過時間tをパラメータとして、エンジン回転数と吸入
空気量とによって特定される各運転領域毎にエンジンの
排気ガスを分析して求めたNOx排出量を積算した値を
予めマップに格納しておき、このマップを参照すること
で推定する。
【0055】そして、触媒のNOx吸蔵量が設定値を越
えているときには、触媒のNOx吸蔵量が飽和状態に達
したと判定し、空燃比を一時的にリッチにしてリッチス
パイクを与えることで触媒に吸蔵されたNOxを放出・
還元すべく、ステップS380へ進んで目標燃焼形態を均一
リッチに設定する。
【0056】一方、触媒のNOx吸蔵量が設定値以下で
あるときには、ステップS310からステップS320へ進み、
冷却水温Twが設定温度を越えているか否かを調べる。
そして、水温Twが設定温度以下のときには、ステップ
S370へ進んで目標燃焼形態を均一ストイキオに設定し、
水温Twが設定温度を越えているとき、ステップS330以
降で、目標トルクTeとエンジン回転数Neとによって
特定される運転領域に応じて目標燃焼形態を設定する。
【0057】すなわち、ステップS330では、目標トルク
Teとエンジン回転数Neとによって特定される現在の
運転領域が中負荷領域であるか否かを調べ、中負荷領域
であるとき、ステップS360で目標燃焼形態を均一リーン
に設定し、中負荷領域でないときには、更にステップS3
40で現在の運転領域が低負荷領域であるか否かを調べ
る。
【0058】そして、現在の運転領域が中負荷領域でな
く、ステップS340において低負荷領域でもないと判定さ
れたとき、すなわち、現在の運転領域が高負荷領域であ
るときには、前述のステップS370で目標燃焼形態を均一
ストイキオに設定し、現在の運転領域が低負荷領域のと
き、ステップS350で目標燃焼形態を成層燃焼に設定す
る。尚、加速等による過渡運転時には、目標燃焼形態を
均一リッチに設定する。
【0059】以上により目標燃焼形態を設定すると、燃
料・吸気・EGR制御処理ルーチンでは、ステップS160
へ進み、吸気系係数算出部33の処理を行う。この吸気
系係数算出処理では、まず、目標燃焼形態毎に設定され
た体積効率マップの中から該当するマップを選択し、エ
ンジン回転数Neとマニホルド全圧Pmとに基づいて目
標燃焼形態に応じた体積効率ηvを設定する。
【0060】例えば、図9(a)に示す均一リッチ燃焼
時の体積効率ηVと、図9(b)に示す成層燃焼時の体
積効率ηVとでは、エンジン回転数Neとマニホルド全
圧Pmとによって特定される領域が同じであっても、相
対的に負荷及び排気圧力が低く、バルブオーバーラップ
時期の筒内圧力が低いために筒内から吸気管への吹き返
し量が少ない成層燃焼における値の方が均一リッチにお
ける値よりも高い。このため、各燃焼形態での体積効率
ηVを、エンジン回転数Neとマニホルド全圧Pmとを
パラメータとして予めシミュレーション或いは実験等に
より求めておき、各燃焼形態毎のマップを備えておくこ
とで、目標燃焼形態に対応した適切な体積効率ηVを求
めることができる。尚、均一リーン時の体積効率ηV
は、均一リッチと成層燃焼との中間的な値となる。
【0061】そして、目標燃焼形態に応じた体積効率η
v、エンジン回転数Ne、吸気管内のガス温度Tm、吸
気系定数Vm,Vs,L,Ra,Reにより、前述の(7)〜
(9)式による吸気系係数a,ba,be、及び、以下の(11)
〜(13)式による吸気系係数ca,ce,dを算出する。 ca=a/ba=(Vs/(Ra・Tm))・ηv・(Ne・L/120) …(11) ce=a/be=(Vs/(Re・Tm))・ηv・(Ne・L/120) …(12) d =(Vs/(Ra・Tm))・ηv …(13)
【0062】続くステップS170では、第1の負荷・燃焼
制御マネージャ32の処理として、基本燃料噴射量初期
設定値Gfi、EGR設定値EGRSiを、それぞれ、エ
ンジン回転数Neと目標エンジントルクTeiとに基づ
くマップ参照により設定し、また、目標燃焼形態毎に設
定された当量比マップの中から該当するマップを選択
し、エンジン回転数Neと目標エンジントルクTei
に基づいて目標燃焼形態に対応するシリンダ内当量比設
定値(目標当量比)faiiを設定する。そして、ステ
ップS180へ進み、第1の吸気制御マネージャ34による
処理を行う。
【0063】第1の吸気制御マネージャ34による処理
では、まず、先に設定したシリンダ内当量比設定値fa
iからEGRバルブ14入口におけるEGRガスの当
量比を推定した当量比推定値faiを、実際の空燃比λ
或いは当量比設定値faiiの一次遅れによって算出す
る。尚、簡易的には、当量比設定値faiiを、そのま
ま当量比推定値faiとして設定しても良い。
【0064】そして、当量比推定値fai、当量比設定
値faii、基本燃料噴射量初期設定値Gfi、EGR設
定値EGRSi、吸気系係数d、理論空燃比ABFTか
ら、以下の(14)〜(16)式により、空気有効成分分圧目標
値初期設定値Pmo*i、EGRガス有効成分分圧目標値
初期設定値Pmee*i、マニホルド全圧目標値初期設定
値Pm*iを算出し、また、以下の(17)式による当量比推
定値faiと当量比設定値faiiとの比を、当量比係
数rfaiとして算出する。 Pmo*i =(1/d)・Gfi・ABFT/faii …(14) Pmee*i=EGRSi/(1−EGRSi)・(Re/Ra)・Pmo*i …(15) Pm*i =Pmo*i+Pmee*i …(16) rfai =fai/faii …(17)
【0065】その後、ステップS190へ進み、制御係数算
出部35の処理として、吸気系係数ba,be,ca,ceと
当量比係数rfaiとにより、以下の(18)〜(23)式で示
すフィードバック係数f1,f2,h1,h2,g1,
g2を算出する。 f1=(1/(ba・dt))・n …(18) f2=(1/(rfai・be・dt))・n …(19) h1=ca …(20) h2=ce/rfai …(21) g1=m/Ne …(22) g2=m/Ne …(23) 但し、dt:制御周期 n :重み係数(0<n<1) m :積分制御係数(m≧0)
【0066】次いで、ステップS200へ進み、前述した吸
気系モデルに従い、スロットル通過空気流量設定値Q
a、EGRバルブ通過ガス流量設定値Qeを算出するF
/B制御部36の処理を行う。この処理では、まず、空
気有効成分分圧及びEGRガス有効成分分圧の各時間変
化量を推定するため、吸気系モデルに従って、EGRガ
スの空気過不足成分分圧モデル値Pfea及びEGRガ
ス有効成分分圧モデル値Pfeeを当量比係数rfai
に基づいて算出し、また、実際に計測したスロットル通
過空気流量によって吸入空気分の新気分圧モデル値Pf
aを算出する。
【0067】そして、EGRガスの空気過不足成分分圧
モデル値Pfeaと新気分圧モデル値Pfaとの和を空
気有効成分分圧推定値Pmoとして算出し、各分圧モデ
ル値Pfea,Pfee,Pfaの総和を吸気管圧力の
実測値であるマニホルド全圧Pmと一致させるべく、マ
ニホルド全圧Pmから空気有効成分分圧推定値Pmoを
減算した値をEGRガス有効成分分圧推定値Pmeeと
して算出する。
【0068】すなわち、当量比係数rfaiを用いるこ
とでEGRガス有効成分分圧の推定精度を高めるととも
に、実際の吸入空気量から求めた新気分圧モデル値Pf
aを修正することなく各分圧の総和をマニホルド全圧P
mに一致させることでEGR分のモデル誤差を修正し、
吸気温度、大気圧、バルブクリアランス等の影響を排除
して空気有効成分分圧の推定精度を向上させる。
【0069】次いで、前述の第1の吸気制御マネージャ
34による処理で算出したEGRガス有効成分分圧目標
値初期設定値Pmee*iとEGRガス有効成分分圧推定
値Pmeeとの偏差をフィードバックしてEGRバルブ
通過ガス流量Qeを求め、さらに、このEGRバルブ通
過ガス流量Qeを用い、同様に、前述の第1の吸気制御
マネージャ34による処理で算出した空気有効成分分圧
目標値初期設定値Pmo*iと空気有効成分分圧推定値P
moとの偏差をフィードバックし、スロットル通過空気
流量Qaを求める。
【0070】具体的には、EGRガスの空気過不足成分
分圧モデル値Pfea、EGRガス有効成分分圧モデル
値Pfeeは、吸気系係数a,ba,be、当量比係数r
fai、1制御周期前のEGRバルブ通過ガス流量設定
値Qe(-1)、1制御周期前のEGRガスの空気過不足成
分分圧モデル値Pfea(-1)、1制御周期前のEGRガ
ス有効成分分圧モデル値Pfee(-1)を用い、以下の(2
4),(25)式により算出される。また、吸入空気の新気分
圧モデル値Pfaは、吸入空気量センサ8によって実際
に計測したスロットル通過空気流量計測値Qaveを用
い、以下の(26)式によって算出される。 Pfea=(1−a・dt)・Pfea(-1)+ (ba・dt)・(1−rfai)・Qe(-1) …(24) Pfee=(1−a・dt)・Pfee(-1)+ (be・dt)・rfai・Qe(-1) …(25) Pfa =(1−a・dt)・Pfa(-1)+(ba・dt)・Qave …(26)
【0071】次に、(24)式で算出したEGRガスの空気
過不足成分分圧モデル値Pfea、(26)式で算出した新
気分圧モデル値Pfaを用い、以下の(27)式により空気
有効成分分圧推定値Pmoを算出し、さらに、この空気
有効成分分圧推定値Pmoと吸気管圧力センサ5で計測
したマニホルド全圧Pmとから、以下の(28)式によりE
GRガス有効成分分圧推定値Pmeeを算出する。 Pmo=Pfa+Pfea …(27) Pmee=Pm−Pmo …(28)
【0072】そして、EGRガス有効成分分圧目標値初
期設定値Pmee*i、EGRガス有効成分分圧推定値P
mee、フィードバック係数f2,h2,g2を用い、
以下の(29)式により、EGRガス有効成分分圧の目標値
と推定値との偏差、及び、後述する第2の吸気制御マネ
ージャ34aの処理によって算出される1制御周期前の
EGRガス有効成分分圧誤差の時間積分値(1制御周期
前のEGRガス有効成分分圧予測値Pmee* (-1)と1
制御周期前のEGRガス有効成分分圧推定値Pmee
(-1)との誤差の時間積分値)Imee(-1)に基づき、E
GRバルブ通過ガス流量初期設定値Qeiを算出する。 Qei=h2・Pmee+f2・(Pmee*i−Pmee)+ g2・Imee(-1)…(29)
【0073】以上の(29)式で算出したEGRバルブ通過
ガス流量初期設定値Qeiは、必ずしも実現可能な値で
はないこともあるため、以下の(30)式の範囲(0以上最
大流量(Qe)max以下の範囲)に飽和させて制御可能
(実現可能)な流量とし、この流量を最終的なEGRバ
ルブ通過ガス流量設定値Qeとする。 0≦Qe≦(Qe)max …(30)
【0074】その後、以下の(31)式に従って、EGRバ
ルブ通過ガス流量設定値Qe、空気有効成分分圧推定値
Pmo、空気有効成分分圧目標値初期設定値Pmo*i
当量比係数rfai、フィードバック係数f1,h1,
g1を用い、後述する第2の吸気制御マネージャ34a
の処理で算出される1制御周期前の空気有効成分分圧の
誤差の時間積分値(1制御周期前の空気有効成分分圧予
測値Pmo* (-1)と1制御周期前の空気有効成分分圧推
定値Pmo(-1)との誤差の時間積分値)Imo(-1)を加
味してスロットル通過空気流量初期設定値Qaiを算出
する。 Qai=h1・Pmo+f1・(Pmo*i−Pmo)−(1−rfai)・Qe +g1・Imo(-1)…(31)
【0075】そして、同様に、スロットル通過空気流量
初期設定値Qaiを以下の(32)式の範囲(0以上最大流
量(Qa)max以下の範囲)に飽和させてスロットル通過
空気流量設定値Qaを定める。 0≦Qa≦(Qa)max …(32)
【0076】以上により、ステップS200でのF/B制御
部36の処理が済むと、次にステップS210へ進み、ET
C指示部37の処理として、ステップS200で算出したス
ロットル通過空気流量Qaとマニホルド全圧Pmとに基
づいて、目標燃焼形態に応じたマップを選択・参照する
ことにより、スロットルアクチュエータ指示値Saを算
出する。さらに、ステップS220で、EGR指示部38の
処理として、ステップS200で算出したEGRバルブ通過
ガス流量設定値Qeとマニホルド全圧Pmとに基づい
て、目標燃焼形態に応じたマップを選択・参照すること
により、EGRバルブ指示値Seを算出し、ステップS2
25へ進む。
【0077】ステップS225では、第2の吸気制御マネー
ジャ34aによる処理として、まず、空気有効成分分圧
推定値Pmo、スロットル通過空気流量設定値Qa、E
GRバルブ通過ガス流量設定値Qe、当量比係数rfa
i、1制御周期前の空気有効成分分圧誤差の時間積分値
Imo(-1)、フィードバック係数f1,h1,g1によ
り、設定されたスロットル通過空気流量に相当する圧力
目標値である空気有効成分分圧目標補正値Pmoh*
以下の(33)式によって算出する。 Pmoh*=(1/f1)・(Qa+(1−rfai)・Qe+ (f1−h1)・Pmo−g1・Imo(-1))…(33)
【0078】さらに、EGRガス有効成分分圧推定値P
mee、EGRバルブ通過ガス流量設定値Qe、1制御
周期前のEGRガス有効成分分圧誤差の時間積分値Im
ee(-1)、フィードバック係数f2,h2,g2によ
り、設定されたEGRバルブ通過ガス流量に相当する圧
力目標値であるEGRガス有効成分分圧目標補正値Pm
eeh*を以下の(34)式によって算出する。 Pmeeh*=(1/f2)・(Qe+(f2−h2)・Pmee −g2・Imee(-1))…(34)
【0079】次いで、空気有効成分分圧目標補正値Pm
oh*、1制御周期前の空気有効成分分圧予測値Pmo*
(-1)、フィードバック係数f1、吸気系係数baを用
い、以下の(35)式により、空気有効成分分圧予測値Pm
*を算出する。 Pmo*=(1−f1・ba・dt)・Pmo* (-1)+ (f1・ba・dt)・Pmoh* …(35)
【0080】また、EGRガス有効成分分圧目標補正値
Pmeeh*、1制御周期前のEGRガス有効成分分圧
予測値Pmee* (-1)、当量比推定値fai、フィード
バック係数f2、吸気系係数beを用い、以下の(36)式
により、EGRガス有効成分分圧予測値Pmee*を算
出する。 Pmee*=(1−f2・rfai・be・dt)・Pmee* (-1)+ (f2・rfai・be・dt)・Pmeeh* …(36)
【0081】そして、空気有効成分分圧予測値Pmo*
と空気有効成分分圧推定値Pmoとの誤差の時間積分値
Imoを、以下の(37)式によって算出するとともに、E
GRガス有効成分分圧予測値Pmee*とEGRガス有
効成分分圧推定値Pmeeとの誤差の時間積分値Ime
eを、以下の(38)式によって算出する。 Imo =Imo(-1)+(Pmo*−Pmo)・dt …(37) Imee=Imee(-1)+(Pmee*−Pmee)・dt …(38)
【0082】尚、第2の吸気制御マネージャ34a及び
その処理は、省略することも可能であり、前述の(29)式
によるEGRバルブ通過ガス流量初期設定値Qei、前
述の(31)式によるスロットル通過空気流量初期設定値Q
iは、それぞれ、以下の(29'),(31')式に示すように、
EGRガス有効成分分圧誤差の時間積分値Imeeに係
わる項g2・Imee、空気有効成分分圧誤差の時間積
分値Imoに係わる項g1・Imoを除いた値としても
良い。 Qei=h2・Pmee+f2・(Pmee*i−Pmee) …(29') Qai=h1・Pmo+f1・(Pmo*i−Pmo) −(1−rfai)・Qe…(31')
【0083】その後、ステップS230へ進み、第2の負荷
・燃焼制御マネージャ32aの処理として、目標燃焼形
態に応じた最終的な基本燃料噴射量Gf*を設定し、ル
ーチンを抜ける。この最終的な基本燃料噴射量Gf
*は、成層燃焼或いは均一燃焼におけるベース制御とし
て、例えば以下の(39)式によって算出する。すなわち、
空気有効成分分圧予測値Pmo*を用いて現在の制御操
作量に対する吸気管圧力の応答値を理論的に予測するこ
とで、スロットル系やEGR系のハード的な動作遅れや
処理計算時間の遅れによって実際の吸気系に生じる遅れ
を回避し、脈動の影響等を除去して空気量の過渡的な変
化にも追従性の良い高精度の空燃比優先型制御とする。 Gf*=d・Pmo*・faii/ABFT …(39)
【0084】以上の定期処理ルーチンに対し、図7のク
ランク角割込みルーチンでは、まず、ステップS400で、
気筒判別部21による処理として、クランク角センサ2
からのクランクパルス間で発生する気筒判別センサ3か
らの気筒判別パルスの数に従って現在の気筒を判別し、
さらに、引続き発生しているクランクパルスの数に従っ
て以降の気筒を判別する処理を行い、ステップS410で、
クランク角度判定部22による処理を行い、今回のクラ
ンクパルスが示すクランク角を判別する。
【0085】続くステップS420では、クランク角度パル
ス発生間隔時間算出部23の処理として、前回のクラン
ク割込み発生から今回のクランクパルス割込み発生まで
の経過時間すなわち、前回のクランクパルス入力から今
回のクランクパルス入力までの経過時間を計時し、メモ
リにストアする。メモリされた各経過時間に基づく18
0°CAの経過時間がエンジン回転数Neの算出に用い
られる。
【0086】ステップS430では、噴射時期設定部41、
点火時期設定部43の処理を行い、噴射時期、点火時期
を決定する。すなわち、定期処理ルーチンで設定された
噴射時期Tinjを、予め定めた特定のクランク角から
の噴射タイミングに換算するとともに、同じく定期処理
ルーチンで設定された点火時期Tigを、予め定めた特
定のクランク角からの点火タイミングに換算する。
【0087】そして、ステップS440で、噴射パルス発生
部42の処理として、今回のクランク角割込みが予め定
めた特定のクランク角度における割込みであるとき、噴
射パルス発生タイマをセットし、さらに、ステップS450
で、点火信号発生部44の処理として、同様に、今回の
クランク角割込みが予め定めた特定のクランク角度にお
ける割込みであるとき、点火パルス発生タイマをセット
し、ルーチンを抜ける。その結果、ステップS430で決定
した噴射タイミングで噴射パルス発生タイマから噴射パ
ルスがインジェクタ10に出力されて燃料が噴射され、
ステップS430で決定した点火タイミングで点火パルス発
生タイマから点火パルスが点火コイル11に出力され、
点火プラグ12による点火が行われる。
【0088】以上により、目標エンジントルクに対応し
た燃料噴射量に対し、空気有効成分とEGRガス有効成
分とを推定しながら吸気制御及びEGR制御を行い、ス
ロットルバルブ下流の吸気管容積を充填する際の吸入空
気及びEGRガスの応答遅れ、スロットル系及びEGR
系のハード的な応答遅れを補償し、且つ、スロットル系
とEGR系とで異なる応答性の影響を除去することがで
き、さらに、スロットル系の操作結果として生じる実際
の吸入空気量に対するフィードバックを行うことで、ス
ロットルバルブの個体間のバラツキによる流量偏差や、
スロットルバルブの温度変化による開口面積の変化によ
る流量変化、スロットルバルブのブローバイガス等によ
って生じるバルブ汚染による流量変化等を未然に回避
し、制御応答性を向上し、アクセル操作に対する追従性
を向上することができる。
【0089】しかも、その際、燃焼形態毎に異なる体積
効率を考慮し、目標燃焼形態に対応した適切な空気有効
成分分圧及びEGRガス有効成分分圧の推定を行うた
め、燃焼形態によって実際のEGR率が目標値からずれ
ることがなく、目標燃焼形態に応じた精密な吸気制御及
びEGR制御を実現することができる。
【0090】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
気管内の空気有効成分分圧とEGRガス有効成分分圧と
に基づいてEGRガス流量とスロットルバルブ通過空気
流量とを決定する際、成層燃焼や均一燃焼等の燃焼形態
によって異なる体積効率を考慮してEGRガス流量を決
定するため、EGR率の目標値への高精度な制御を可能
とし、目標燃焼形態に応じた精密な吸気制御及びEGR
制御を実現することができる等優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料・吸気・EGR制御部のブロック図
【図2】エンジン制御系の全体ブロック図
【図3】初期化ルーチンのフローチャート
【図4】定期処理ルーチンのフローチャート
【図5】燃料・吸気・EGR制御処理ルーチンのフロー
チャート
【図6】目標燃焼形態設定ルーチンのフローチャート
【図7】クランク角割込みルーチンのフローチャート
【図8】吸気系モデルの説明図
【図9】燃焼形態毎の体積効率の説明図
【符号の説明】
1 …エンジン 1b …スロットルバルブ 14 …EGRバルブ Tei …目標エンジントルク Pmo …空気有効成分分圧推定値 Pmee…EGRガス有効成分分圧推定値 Qe …EGRバルブ通過ガス流量 Qa …スロットル通過空気流量 ηV …体積効率
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G062 AA00 AA07 BA04 BA05 BA06 BA08 FA11 FA13 GA00 GA01 GA02 GA04 GA06 GA08 GA12 3G084 BA05 BA13 BA15 BA17 BA20 CA00 CA03 DA04 EA11 EB09 EB12 EC04 FA02 FA07 FA10 FA11 FA20 FA29 FA32 FA33 FA38 FA39

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気管内における空気成分の分圧の推定
    値とEGRガス成分の分圧の推定値とから、前記空気成
    分の分圧の推定値を目標値に一致させるようスロットル
    バルブを駆動すると共に、前記EGRガス成分の分圧の
    推定値を目標値に一致させるようEGRバルブを通過す
    るEGRガス流量を制御するエンジンの制御装置におい
    て、 上記各分圧の推定値は、目標燃焼形態毎に設定される体
    積効率を含む制御パラメータに基づき推定されることを
    特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】 エンジンの目標トルクに基づいて設定し
    た燃料噴射量及び目標EGR率に対応して、吸気管内の
    空気有効成分分圧の目標値と推定値との偏差及びEGR
    ガス中の空気過不足成分に基づいてスロットルバルブを
    通過する空気流量を決定すると共に、吸気管内のEGR
    ガス有効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づいて
    EGRバルブを通過するEGRガス流量を決定するエン
    ジンの制御装置において、 エンジンの目標トルクとエンジン回転数とに基づいて目
    標燃焼形態を設定する手段と、 吸気管内における空気有効成分分圧を、スロットルバル
    ブを通過する空気流量とEGRガス中の空気過不足成分
    と目標燃焼形態毎に設定した体積効率に基づく空気有効
    成分のシリンダ流入量とに基づいて推定する手段と、 吸気管内のEGRガス有効成分分圧を、EGRガス有効
    成分と目標燃焼形態毎に設定した体積効率に基づくEG
    Rガス有効成分のシリンダ流入量とに基づいて推定する
    手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7739027B2 (en) * 2007-08-17 2010-06-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for monitoring an EGR valve in an internal combustion engine
CN110966110A (zh) * 2019-12-20 2020-04-07 潍柴动力股份有限公司 一种发动机废气再循环方法及装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7739027B2 (en) * 2007-08-17 2010-06-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for monitoring an EGR valve in an internal combustion engine
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