JP2004100495A

JP2004100495A - Control apparatus for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004100495A
Application number: JP2002260532A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Sato; 佐藤　孝明; Masaaki Konishi; 小西　正晃; Yoshihiro Nakase; 中瀬　善博
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a development period and reduce a development cost period of an internal combustion engine, by obtaining maps stored in a control apparatus of the internal combustion engine without an actual machine adaptability test. <P>SOLUTION: An ECU 30 comprises a ROM 32 and a CPU 33. Numerical maps MA1, MA2 of engine control parameters are stored in the ROM 32. The CPU 33 has an engine control parameter calculating part 33C to calculate an optimum fuel injection amount 34 and ignition timing 35 based on the numerical maps MA1, MA2 read from the ROM 32, engine load calculated in an engine load calculating part 33B, and an engine speed. A separately provided numerical simulation apparatus 40 performs numerical simulation to obtain the numerical maps MA1, MA2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンなどの内燃機関を制御するにあたり、内燃機関の運転状態パラメータを基に、機関制御パラメータを決定するものがある。この制御を行う際には、まず、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）にあらかじめ作成された機関回転数、機関負荷、機関冷却水温度等の機関運転状態に対する燃料噴射量・最適点火時期等の機関制御パラメータのマップを格納しておく。
機関運転状態は各機関に設けられたセンサにより機関運転中にそれぞれ逐次検出され、センサからは検出値をＥＣＵに入力する。ＥＣＵでは、この検出値に基づいて、マップから最適制御パラメータを決定する。
【０００３】
ここで、ＥＣＵに格納されているマップは、実機適合試験により、各運転状態における最適制御パラメータを機関出力、ＨＣ、ＮＯｘ、スモーク等の排気エミッション、ノッキング強度、燃費率等の評価指標から決定することによって作成されている。
【０００４】
また、特開平１１−８２０９０号公報には、アクセルペダル操作量に基づいて内燃機関が発生すべきトルク量を算出し、算出したトルク量となるように内燃機関の制御量を決定する内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置によれば、運転者からの機関の運転要求に対応した機関出力トルクが得られ、機関の応答性、空燃比制御性を向上させることができる。
【０００５】
さらに、特公平６−１２０５８号公報には、可変バルブタイミング・リフト装置の制御方法が開示されている。この制御方法では、高回転時における充填効率向上による出力トルク向上と、低回転時における排気ポートへの混合気吹き抜け量低減による回転変動の低減および出力トルク向上を両立させることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−８２０９０号公報（４頁〜５頁、図３、図４）
【特許文献２】
特公平６−１２０５８号公報（３頁〜４頁、図３、図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来の内燃機関の制御方法では、運転状態に対する機関制御パラメータのマップを作成するために実機適合試験を行っている。この実機適合試験における工数、コストは大きくなものであるので、車両開発のための期間の短縮やコストの低減を図るのが困難であるという問題があった。
【０００８】
また、特開平１１−８２０９０号公報に開示された内燃機関の制御装置では、目標トルク量に対する燃料噴射量、機関回転数とスロットル開度に対する目標空燃比、必要な空気量に対するスロットル開度、必要な空気量と機関回転数に対する点火時期等の大量のマップをＥＣＵに格納している。このような大量のマップを実機適合試験で求めると、開発期間の長期化やコストの増大が顕著な問題となる。
【０００９】
さらに、特公平６−１２０５８号公報に開示されている可変バルブタイミング・リフト機構を適用するためにはこの場合、吸気・排気バルブの最適バルブタイミング、リフト量は運転条件により変化する。そのため、運転条件に対するバルブタイミング、リフト量のマップをあらかじめ膨大な量の実機適合試験により作成し、ＥＣＵに格納している。このような大量のマップを実機適合試験で求めると、やはり開発期間の長期化やコストの増大が顕著な問題となる。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、実機適合試験を行うことなく内燃機関の制御装置に格納される各種機関制御パラメータの数値マップを求め、もしくは各種機関制御パラメータを機関運転時にリアルタイムで算出することにより、内燃機関の開発期間の短縮およびコストの低減を図ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、内燃機関の運転状態に対応する機関制御パラメータの数値マップが格納され、運転者が要求する運転要求に対する運転状態を検出する運転状態検出手段によって検出された運転状態と機関制御パラメータの数値マップとを参照して内燃機関の制御量を求め、求められた制御量に基づいて内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、機関制御パラメータの数値マップが、内燃機関を模擬した数値シミュレーションによって求められているものである。
【００１２】
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、数値シミュレーションを行うことによって求めた機関制御パラメータの数値マップを格納している。このため、実機適合試験を行うことなく機関制御パラメータの数値マップを作成することができ、もって開発期間の短縮化およびコストの低減を図ることができる。
【００１３】
なお、運転状態としては、機関回転速度、機関負荷、および機関冷却水温度などを挙げることができ、機関制御パラメータとしては燃料噴射量、点火時期、燃料噴射時期、燃料圧力、スロットル開度、およびスワール制御バルブ開度などを挙げることができる。
【００１４】
さらに、運転者の要求する要求運転状態に対応する内燃機関の目標トルクを算出する目標トルク算出手段を備え、目標トルク算出手段によって算出された目標トルクと機関制御パラメータの数値マップとを参照して、内燃機関の機関出力トルクが目標トルクとなるように内燃機関を制御する態様とすることができる。
【００１５】
このような制御装置では、目標トルク量に対する燃料噴射量、機関回転数とスロットル開度に対する目標空燃比、必要な空気量に対するスロットル開度、必要な空気量と機関回転数に対する点火時期等の大量の数値マップが必要となる。このとき、実機適合試験を行うことなく、これらの数値マップをあらかじめ数値シミュレーションで求めて制御装置に格納しているので、開発期間の短縮化およびコストの低減を図ることができる。
【００１６】
また、内燃機関におけるバルブのバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置の制御量およびバルブのバルブリフト量を制御するバルブリフト量制御装置の制御量のうちの少なくとも一方を、運転者が要求する内燃機関の要求運転状態と、機関制御パラメータの数値マップとを参照して求め、制御量が求められたバルブタイミング制御装置およびバルブリフト量制御装置のうちの少なくとも一方を制御するのが好適である。
【００１７】
このような制御装置では、運転条件に対するバルブタイミング、リフト量のマップを膨大に求める必要がある。このとき、実機適合試験を行うことなくこれらの大量の数値マップを数値シミュレーションで求めるので、開発期間の短縮化およびコストの低減を図ることができる。
【００１８】
また、上記課題を解決した本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段に接続され、運転者からの機関の運転要求に対して、運転状態検出手段に運転状態を検出させ、各種機関制御パラメータを決定し、機関を要求運転状態に制御する内燃機関の制御装置において、内燃機関を模擬する数値シミュレーション装置を内燃機関の制御装置に備えるものである。
【００１９】
このような制御装置とすることにより、機関制御パラメータを機関運転時にリアルタイムで算出し、機関を要求運転状態に制御する態様とすることができる。
このような制御装置では、運転状態に対応した機関制御パラメータを即座に計算するため、これらの機関制御パラメータをあらかじめ運転状態に対する数値マップとして用意しておく必要がなくなる。
【００２０】
また、運転者の要求する要求運転状態に対応する内燃機関の目標トルクを算出する目標トルク算出手段を備え、目標トルク算出手段によって算出された目標トルクと機関制御パラメータとに基づいて、内燃機関の機関出力トルクが目標トルクとなるように内燃機関を制御する態様とすることができる。
【００２１】
このような制御では、目標トルク量に対する燃料噴射量、機関回転数とスロットル開度に対する目標空燃比、必要な空気量に対するスロットル開度、必要な空気量と機関回転数に対する点火時期等の大量の数値マップが必要となる。このとき、数値シミュレーション装置が設けられているので、これらの数値マップをあらかじめ求めておく必要がなくなる。したがって、実機適合試験を行う必要もなくなるので、開発期間の短縮化およびコストの低減を顕著なものとすることができる。
【００２２】
さらに、内燃機関におけるバルブのバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置の制御量およびバルブのバルブリフト量を制御するバルブリフト量制御装置の制御量のうちの少なくとも一方を、運転者が要求する内燃機関の要求運転状態と、機関制御パラメータに基づいて求め、制御量が求められたバルブタイミング制御装置およびバルブリフト量制御装置のうちの少なくとも一方を制御する態様とすることができる。
【００２３】
このような制御装置では、運転条件に対するバルブタイミング、リフト量のマップを膨大に求める必要がある。このとき、これらの大量の数値マップは、数値シミュレーション装置によって即座に求めることができるので、数値マップをあらかじめ求めておく必要はなくなる。したがって、実機適合試験を行う必要はなく、もって開発期間の短縮化およびコストの低減を顕著なものとすることができる。
【００２４】
また、スロットル弁の弁開度と吸入空気圧との関係をモデル化しておくのが好適である。
【００２５】
このように、スロットル弁の弁開度と吸入空気圧との関係をモデル化しておくことにより、サージタンクにおける吸入空気圧センサを設ける必要がなくなる。
その結果、サージタンクに吸入空気圧センサを設けることにより圧力損失をなくすることができるとともに、吸入空気圧センサを設ける分のコストの低減を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部材については、同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置を含む内燃機関の全体構成図である。図１に示すように、内燃機関であるエンジン１には、吸気通路２が形成されている。吸気通路２には、図示しないエアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられており、運転席に設けられたスロットルペダルＰに接続されている。運転者がスロットルペダルＰを操作することによりスロットル弁３を開閉し、吸入空気量を調節する。このように、運転者が要求する運転要求は、スロットルペダルＰおよびスロットル弁３の開度の調整によってエンジン１に与えられる。
スロットル弁３にはスロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ４が設けられている。スロットル弁３の上流側と下流側の吸気通路２は、アイドルスピードコントロール（以下「ＩＳＣ」という）通路５によってつながれている。
このＩＳＣ通路５には、ＩＳＣ制御弁６が設けられている。また、吸気通路２におけるスロットル弁３の下流側には、サージタンク７が設けられている。サージタンク７には、吸入空気の圧力を検出する吸入空気圧センサ８と、吸入空気温度を検出する吸入空気温センサ９が設けられている。
【００２８】
また、エンジン１は、シリンダブロック１０を有しており、シリンダブロック１０の上方にはシリンダヘッド１１が取り付けられている。シリンダブロック１０に内には、ピストン１２が設けられており、シリンダブロック１０内におけるピストン１２の上方には、燃焼室１３が形成されている。シリンダヘッド１１には、吸気ポート１４および排気ポート１５が形成されている。吸気ポート１４には吸気通路２が接続されている。吸気通路２におけるサージタンク７の下流側には、インジェクタ１６が取り付けらており、燃料供給系からの加圧燃料を各気筒毎に吸気ポート１４内に噴射している。このインジェクタ１６は、燃焼室１３へ燃料を直接噴射するために、燃焼室１３の近辺に設ける態様とすることもできる。また、排気ポート１５には排気通路１７が接続されている。排気通路１７には、たとえば酸素濃度を検出する空燃比センサ１８が取り付けられている。また、シリンダブロック１０には、冷却水を通水させる冷却水通路１９が形成されており、冷却水通路１９には、冷却水の温度を検出し冷却水の温度に応じた電圧を発生する機関冷却水センサ２０が取り付けられている。
【００２９】
さらに、吸気ポート１４には吸気バルブ２１が設けられ、排気ポート１５には排気バルブ２２が設けられている。吸気バルブ２１の上方には、カム等からなる吸気バルブ作動機構２３が設けられ、排気バルブ２２の上方には、やはりカム等からなる排気バルブ作動機構２４が設けられている。
【００３０】
また、シリンダヘッド１１には、燃焼室１３に向けて点火用のスパークを発する点火プラグ２５が設けられている。さらに、点火プラグ２５には、電流の遮断装置であるイグナイタ２６と昇圧装置である点火コイル２７に接続されている。
そして、インジェクタ１６から噴射された燃料は吸入空気と混合され、吸気バルブ作動機構２３によって駆動される吸気バルブ２１の開弁時に燃焼室１３に導入される。燃焼室１３に導入された燃料は、ピストン１２に圧縮された状態で点火プラグ２５によって点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気バルブ作動機構２４によって駆動される排気バルブ２２の開弁時にピストン１２の上昇によって排気通路１７に排出される。その他、エンジン１は、クランク角センサ２９を備えている。クランク角センサ２９からは、基準クランク角度や所定角度毎に信号が出力される。
【００３１】
また、エンジン１は、制御装置でありマイクロコンピュータを有するＥＣＵ３０によって制御される。ＥＣＵ３０は、インターフェイス３１を備えており、スロットル開度センサ４、ＩＳＣ制御弁６、吸入空気圧センサ８、インジェクタ１６、空燃比センサ１８、機関冷却水センサ２０、イグナイタ２６、およびクランク角センサ２９にそれぞれ電気的に接続されている。これらのうちの各センサは、本発明の運転状態検出手段に相当する。スロットル開度センサ４は、検出したスロットル弁３のスロットル開度をＥＣＵ３０に出力し、吸入空気圧センサ８は、検出した吸入空気温度をＥＣＵ３０に出力する。さらに、空燃比センサ１８は検出した空燃比をＥＣＵ３０に出力し、機関冷却水センサ２０は、検出した冷却水温度をＥＣＵ３０に出力し、クランク角センサ２９は、基準クランク角度や所定角度毎に信号をＥＣＵ３０に出力する。また、ＩＳＣ制御弁６、インジェクタ１６、およびイグナイタ２６には、それぞれ制御信号がＥＣＵ３０から出力される。
【００３２】
また、ＥＣＵ３０には、図２にも示すように、不揮発性メモリ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ、以下「ＲＯＭ」という）３２、中央処理演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、以下「ＣＰＵ」という）３３が設けられている。ＲＯＭ３２、ＣＰＵ３３は、インターフェイス３１も含めて、それぞれ相互に接続されている。ＲＯＭ３２には、機関制御パラメータの最適値の数値マップＭＡ１，ＭＡ２が格納されている。数値マップＭＡ１は、機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭから導き出される燃料噴射量Ｇｆに関するものであり、数値マップＭＡ２は機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭから導き出される点火時期ＳＯＩに関するものである。これら数値マップＭＡ１，ＭＡ２は、いずれもエンジン１の運転状態を模擬した数値シミュレーションによって作成されている。数値シミュレーションは、別途設けられた数値シミュレーション装置４０によって行われており、そのときの数値シミュレーションの詳細については後述する。ＣＰＵ３３は、吸入空気量算出部３３Ａ、機関負荷算出部３３Ｂ、および機関制御パラメータ計算部３３Ｃを備えている。吸入空気量算出部３３Ａには、吸入空気圧センサ８からの吸入空気圧Ｐａの信号、スロットル開度センサ４からのスロットル開度ＴＡの信号、およびクランク角センサ２９からの機関回転数ＲＰＭの信号が入力される。機関負荷算出部３３Ｂでは、吸入空気量算出部３３Ａで算出された吸入空気量に基づいて、機関負荷を算出する。機関制御パラメータ計算部３３Ｃでは、ＲＯＭ３２に格納されている数値マップＭＡ１，ＭＡ２を利用して計算を行い、機関運転状態に対する最適な燃料噴射量３４および点火時期３５を算出し、それぞれ信号化してインジェクタ１６およびイグナイタ２６に出力している。
【００３３】
以上に説明した本実施形態では、エンジン１がＥＣＵ３０によって制御される。ＥＣＵ３０における吸入空気量算出部３３Ａでは、吸入空気圧センサ８、スロットル開度センサ４、およびクランク角センサ２９からそれぞれ出力された吸入空気圧Ｐａ、スロットル開度ＴＡ、および機関回転数ＲＰＭに基づいて、吸入空気量が算出される。算出された吸入空気量は、信号化されて機関負荷算出部３３Ｂに出力される。機関負荷算出部３３Ｂでは、出力された吸入空気量から、機関負荷ＫＬを算出し、算出された機関負荷ＫＬは、機関制御パラメータ計算部３３Ｃに出力される。機関制御パラメータ計算部３３Ｃには、機関負荷算出部３３Ｂから出力された機関負荷ＫＬの信号のほか、クランク角センサ２９から出力された機関回転数ＲＰＭの信号が出力され、ＲＯＭ３２からは数値マップＭＡ１，ＭＡ２が取り出される。ここで、数値マップＭＡ１は、所定の機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭに対する燃料噴射量Ｇｆの最適値の関係を示す数値マップである。
また、数値マップＭＡ２は、所定の機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭに対する燃料噴射量Ｇｆの最適値の関係を示す数値マップである。したがって、機関負荷算出部３３Ｂにおいて、数値マップＭＡ１に機関負荷ＫＬおよび機関回転数ＲＰＭを当てはめることにより、燃料噴射量Ｇｆの最適値を求めることができる。また、数値マップＭＡ２に機関負荷ＫＬおよび機関回転数ＲＰＭを当てはめることにより、点火時期ＳＯＩの最適値を求めることができる。こうして、検出された運転状態に対する最適な燃料噴射量３４および点火時期３５を求めることができる。この燃料噴射量３４をインジェクタ１６に、点火時期３５をイグナイタ２６にそれぞれ出力することにより、好適な制御をすることができる。
【００３４】
このとき、本実施形態に係るＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に格納された機関制御パラメータの最適値の数値マップＭＡ１，ＭＡ２は、数値シミュレーションによって求められている。このため、本実施形態では、実機適合試験を行う必要がなくなるので、開発期間の長期化やコストの増大を好適に防止することができる。
【００３５】
続いて、機関制御パラメータの最適値の数値マップを求めるための数値シミュレーションについて説明する。この数値シミュレーションは、実際の内燃機関をモデル化して行われるものであり、たとえば図示しないパーソナルコンピュータやエンジニアリングワークステーションを用いて行われる。
【００３６】
実際の内燃機関のモデル化手法としては、実際の内燃機関の吸気通路２を、吸気通路２の（Ｘ軸）方向のみについてモデル化する、いわゆる一次元モデル化手法のほか、吸気通路２の３次元（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向についてモデル化する、いわゆる三次元化モデル手法を用いることができる。この数値シミュレーションは、初期条件としてサージタンク７および燃焼室１３内の空気圧力および温度等、各空気流路の壁面温度等を与え、また境界条件としてスロットル上流部の吸入空気圧力および温度、シリンダ壁面温度、スロットル開度等を与えることで、シリンダ内の混合気燃焼速度、燃焼温度、および燃焼圧力を計算することができ、またその結果を基に排気エミッション（ＨＣ，ＮＯｘ，スモーク）、ノック強度、燃費率、機関出力（以下、これらを総称して「評価指標」という）を計算することができる。この数値シミュレーションにおいて、機関運転状態を少しずつ変更させながら境界条件として与え、繰り返し計算を行うことで実機適合試験に代わって数値マップＭＡ１，ＭＡ２を高速かつ自動的に作成することができる。
【００３７】
次に、数値マップの作成の具体的な手順について説明する。図３および図４は、本実施形態に係る数値マップを作成する手順を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、ステップＳ１において機関回転数ＲＰＭを実際のエンジン１で使用される範囲の下限値に設定し（Ｓ１）、スロットル開度ＴＡを実際のエンジン１で使用される範囲の下限値に設定する（Ｓ２）。こうして設定された機関回転数ＲＰＭ、スロットル開度ＴＡに基づいて、吸入空気量Ｇａを算出し（Ｓ３）、算出された吸入空気量に基づいて、機関負荷を算出する（Ｓ４）。さらに、空燃比Ａ／Ｆをエンジン１で使用される範囲の下限値に設定し（Ｓ５）、吸入空気量Ｇａおよび空燃比Ａ／Ｆに基づいて燃料噴射量Ｇｆを算出する（Ｓ６）。これらの演算が済んだら、点火時期をエンジン１で使用される範囲の下限値に設定する（Ｓ７）。
【００３９】
以上の設定値を基づいてシリンダ内の混合気燃焼速度、燃焼温度および燃焼圧力を算出し（Ｓ８）、さらに評価指標を算出する（Ｓ９）。評価指標を算出したら、それらの評価指標がそれぞれの設計目標値を満足しているかの判断を排気エミッション、ノック強度、燃費率の順で行う（Ｓ１０〜Ｓ１３）。その結果、各評価指標が設計目標値を満足していない場合は、点火時期が実際のエンジン１で使用されている上限値に達しているか否かの判断を行う（Ｓ１４）。そして、点火時期が上限に達していないと判断した場合には、点火時期をΔＳＯＩだけ増加させ（Ｓ１５）、ステップＳ８に戻って再度計算を行う。
【００４０】
一方、ステップＳ１４で点火時期がエンジン１で使用される上限に達していると判断した場合には、空燃比がエンジン１で使用される上限値に達しているかの判断を行う（Ｓ１６）。その結果、空燃比が上限に達していると判断した場合は、評価指数の設計目標値を変更し（Ｓ１７）、ステップＳ１に戻って再度計算を行う。一方、ステップＳ１６で空燃比が上限値に達していないと判断した場合には、空燃比をΔＡ／Ｆだけ増加させ（Ｓ１８）、ステップＳ６に戻って再度計算を行う。
【００４１】
この処理を繰り返し、点火時期および空燃比がともにエンジンで使用される上限値に達しておらず、いずれの評価指標の目標値をも満たしたと判断した場合には、最も重視する評価指標である機関出力が最大となっているかを判断する（Ｓ１９）。その結果、機関出力が最大でないと判断した場合には、ステップＳ１４に戻って再度点火時期が上限か否かを判断し、上記の処理を繰り返す。
【００４２】
一方、機関出力が最大であると判断した場合には、このときの燃料噴射量、点火時期および機関出力を記憶する（Ｓ２０）。こうして、各数値を記憶したら、空燃比がエンジン１で使用される上限値に達しているか否かの判断を行う（Ｓ２１）。その結果、空燃比が上限に達していない場合は空燃比をΔＡ／Ｆ加算して、空燃比を変更する（Ｓ２２）。それから、ステップＳ６に戻って再度処理を行う。一方、空燃比が上限に達していると判断した場合には、このときに設定されている機関回転数・機関負荷での燃料噴射量・点火時期をマップとして決定する（Ｓ２３）。こうして燃料噴射量、点火時期のマップを決定したら、スロットル開度がエンジン１の上限値に達しているか否かの判断を行う（Ｓ２４）。その結果、スロットル開度が上限値に達していないと判断した場合には、スロットル開度をΔＴＡだけ増加するスロットル開度の変更を行い（Ｓ２５）、ステップＳ３に戻って再度計算を行う。一方、スロットル開度が上限に達していると判断した場合は、機関回転数がエンジン１で使用される上限に達しているかの判断を行う（Ｓ２６）。その結果、機関回転数が上限に達していない場合は機関回転数をΔＲＰＭだけ増加する機関回転数の変更を行い（Ｓ２７）、ステップＳ２に戻って再度計算を行う。一方、機関回転数が上限に達したと判断した場合には数値マップの作成が完了する。
【００４３】
このようにして、数値シミュレーションによって図２に示す数値マップＭＡ１，ＭＡ２が作成される。このように、ＥＣＵ３０に格納される数値マップＭＡ１，ＭＡ２が数値シミュレーションで作成されている。したがって実機適合試験を行うことなく、内燃機関を模擬する数値シミュレーションにより、機関制御パラメータの数値マップを高速かつ自動的に作成することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、機関運転状態の例として、機関回転数、吸入空気圧力およびスロットル開度を、また機関制御パラメータの例として燃料噴射量および点火時期を用いているが、機関運転状態、機関制御パラメータともこれに限定するものではなく、他の機関運転状態、または機関制御パラメータを用いることもできる。また、本実施形態では、評価指標として排気エミッション（ＨＣ、ＮＯｘ、スモーク）、ノック強度、燃費率、機関出力を用いているが、評価指標はこれに限定するものではない。また本実施形態では、最も重視する評価指標として機関出力を用いているが、他の評価指標を用いても良い。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係る制御装置を含む内燃機関の全体の構成図である。図５に示すように、本実施形態のハード構成では、図１に示すＩＳＣ通路５およびＩＳＣ制御弁６が設けられていない一方、スロットルアクチュエータ５０が設けられている。スロットルペダルＰには、スロットルペダル操作量センサ５１が取り付けられている。
【００４６】
スロットルアクチュエータ５０およびスロットルペダル操作量センサ５１は、それぞれＥＣＵ５２に電気的に接続されている。スロットルペダル操作量センサ５１では、運転者が操作したスロットルペダルＰの操作量を検出し、検出されたスロットルペダル操作量をＥＣＵ５２に出力している。ＥＣＵ５２では、スロットルペダル操作量から要求トルクを算出し、算出された要求トルク量を実現するようにスロットル弁に取り付けられたスロットルアクチュエータ５０を駆動する。なお、本実施形態では、ＩＳＣ通路５およびＩＳＣ制御弁６を設けない態様としているが、これらを設ける態様とすることもできる。
【００４７】
ＥＣＵ５２は、インターフェイス５３、ＲＯＭ５４、およびＣＰＵ５５を備えている。このうち、ＲＯＭ５４には、図６に示すように、数値シミュレーション装置４０で作成された数値マップＭＡ３，ＭＡ４，ＭＡ５が格納されている。数値マップＭＡ３は、目標トルクＴｒｑと機関回転数ＲＰＭから導き出される燃料噴射量Ｇｆの最適値に関するものである。また、数値マップＭＡ４は、吸入空気量Ｇａと機関回転数ＲＰＭから導き出される目標スロットル開度ＴＡ′の最適値に関するものである。さらに、数値マップＭＡ５は、吸入空気量Ｇａと機関回転数ＲＰＭから導き出される点火時期ＳＯＩの最適値に関するものである。これらに数値マップＭＡ３，ＭＡ４，ＭＡ５は、上記第１の実施形態における図３および図４で示した手順と同様の手順を踏むことによって求めることができる。
【００４８】
また、ＣＰＵ５５は、目標トルク算出部５５Ａ、目標吸入空気量算出部５５Ｂ、および機関制御パラメータ計算部５５Ｃを備えている。目標トルク算出部５５Ａには、クランク角センサ２９からの機関回転数ＲＰＭおよびスロットルペダル操作量センサ５１からのスロットルペダル操作量ＴＰが出力される。また、目標吸入空気量算出部５５Ｂには、機関制御パラメータ計算部５５Ｃを介して出力された吸入空気圧センサ８から出力された吸入空気圧Ｐａ、スロットル開度センサ４から出力されたスロットル開度ＴＡ、およびスロットルペダル操作量センサ５１から出力されたスロットルペダル操作量ＴＰの各信号が機関制御パラメータ計算部５５Ｃを介して出力される。機関制御パラメータ計算部５５Ｃでは、ＲＯＭ３２に格納されている数値マップＭＡ３，ＭＡ４，ＭＡ５を利用して計算を行い、機関運転状態に対する最適な燃料噴射量３４、点火時期３５、および目標スロットル開度５６を算出している。そして、これらをそれぞれ信号化してインジェクタ１６、イグナイタ２６、およびスロットルアクチュエータ５０に出力している。また、本実施形態では、運転者のスロットルペダル操作量をスロットルペダル操作量センサ５１によって検出し、検出されたスロットルペダル操作量をＥＣＵ５２に出力する。ＥＣＵ５２では出力されたスロットルペダル操作量から要求トルク量を算出し、算出された要求トルク量を実現するようにスロットル弁３に取り付けられたスロットルアクチュエータ５０を駆動するものである。
【００４９】
以上に説明した本実施形態では、エンジン１がＥＣＵ５２によって制御される。ＥＣＵ５２における目標トルク算出部５５Ａには、所定のスロットルペダル操作量ＴＰと機関回転数ＲＰＭに対する目標トルク関係を示す数値マップが格納されている。そして、目標トルク算出部５５Ａでは、クランク角センサ２９から出力された機関回転数ＲＰＭおよびスロットルペダル操作量センサ５１から出力されたスロットルペダル操作量ＴＰに基づいて、目標トルクＴｒｑを算出する。算出された目標トルクＴｒｑは、機関制御パラメータ計算部５５Ｃに出力される。
機関制御パラメータ計算部５５Ｃには、スロットルペダル操作量センサ５１、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８から、それぞれスロットルペダル操作量ＴＰ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａの各信号が出力される。これらの信号から機関制御パラメータ計算部５５Ｃを通して目標吸入空気量算出部５５Ｂに出力される。目標吸入空気量算出部５５Ｂでは、これらの検出値に基づいて吸入空気量Ｇａを算出し、信号化して機関制御パラメータ計算部３３Ｃに出力される。機関制御パラメータ計算部５５Ｃでは、ＲＯＭ５４から数値マップＭＡ３，ＭＡ４，ＭＡ５が取り出される。ここで、数値マップＭＡ３は、所定の目標トルクＴｒｑと機関回転数ＲＰＭに対する燃料噴射量Ｇｆの最適値の関係を示す数値マップである。数値マップＭＡ４は、所定の吸入空気量Ｇａと機関回転数ＲＰＭに対する目標スロットル開度ＴＡ′の最適値の関係を示す数値マップである。数値マップＭＡ５は、所定の吸入空気量Ｇａと機関回転数ＲＰＭに対する点火時期ＳＯＩの最適値の関係を示す数値マップである。したがって、機関制御パラメータ計算部５５Ｃにおいて、数値マップＭＡ３に目標トルクＴｒｑおよび機関回転数ＲＰＭを当てはめることにより、燃料噴射量Ｇｆの最適値を求めることができる。また、数値マップＭＡ４に吸入空気量Ｇａおよび機関回転数ＲＰＭを当てはめることにより、目標スロットル開度ＴＡ′の最適値を求めることができる。さらに、数値マップＭＡ５に吸入空気量Ｇａおよび機関回転数ＲＰＭを当てはめることにより、点火時期ＳＯＩの最適値を求めることができる。こうして、検出された運転状態に対する最適な燃料噴射量３４、点火時期３５および目標スロットル開度５６を求めることができる。この燃料噴射量３４をインジェクタ１６に、点火時期３５をイグナイタ２６に、目標スロットル開度５６をスロットルアクチュエータ５０にそれぞれ出力することにより、機関の応答性や空燃比制御性を向上させることができる。
【００５０】
このとき、本実施形態に係るＥＣＵ５２のＲＯＭ５４に格納された機関制御パラメータの最適値の数値マップＭＡ３，ＭＡ４，ＭＡ５は、数値シミュレーションによって求められている。このため、本実施形態では、実機適合試験を行う必要がなくなるので、開発期間の長期化やコストの増大を好適に防止することができる。
【００５１】
なお、本実施形態における機関運転状態、機関制御パラメータとも、必ずしも上記の実施形態に限定されるものではなく、他の運転状態または機関制御パラメータを用いることもできる。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、第３の実施形態に係る制御装置を含む内燃機関の全体の構成図である。図７に示すように、本実施形態のハード構成では、吸気バルブ作動機構２３に吸気可変バルブタイミング機構６０が取り付けられ、吸気バルブ２１に吸気可変バルブリフト量機構６１が取り付けられている。また、排気バルブ作動機構２４に排気可変バルブタイミング機構６２が取り付けられており、排気バルブ２２の上端部に排気可変バルブリフト量機構６３が取り付けられている。このうちの吸気可変バルブタイミング機構６０および排気可変バルブタイミング機構６２によって、吸気バルブ２１および排気バルブ２２のバルブタイミングをそれぞれ調整することができる。また、吸気可変バルブリフト量機構６１および排気可変バルブリフト量機構６３によって、それぞれ吸気バルブ２１および排気バルブ２２のバルブリフト量を調整することができる。なお、吸気・排気バルブ２１，２２のバルブタイミング、バルブリフト量は、その一部のみが変化する態様とすることもできる。可変バルブタイミング機構６０，６２および可変バルブリフト量機構６１，６３は、ＥＣＵ６４に電気的に接続されている。
【００５３】
ＥＣＵ６４は、インターフェイス６５、ＲＯＭ６６、およびＣＰＵ６７を備えている。このうち、ＲＯＭ６６には、図８に示すように、数値シミュレーション装置４０で作成された数値マップＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ６，ＭＡ７が格納されている。数値マップＭＡ１，ＭＡ２は、上記第１の実施形態と同一のものである。
また、数値マップＭＡ６は、機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭから導き出される吸・排気バルブタイミングＶＴの最適値に関するものである。数値マップＭＡ７は、機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭから導き出される吸・排気バルブリフト量ＶＬの最適値に関するものである。これらの数値マップＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ６，ＭＡ７は、上記第１の実施形態における図３および図４で示した手順と同様の手順を踏むことによって求めることができる。
【００５４】
また、ＣＰＵ６７は、吸入空気量算出部６７Ａ、機関負荷算出部６７Ｂ、および機関制御パラメータ計算部６７Ｃを備えている。吸入空気量算出部６７Ａおよび機関負荷算出部６７Ｂは、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。また、機関制御パラメータ計算部６７Ｃでは、上記第１の実施形態と同様、ＲＯＭ６６に格納されている数値マップＭＡ１，ＭＡ２を利用して計算を行い、機関運転状態に対する最適な燃料噴射量３４および点火時期３５を算出し、それぞれ信号化してインジェクタ１６およびイグナイタ２６に出力している。それとともに、ＲＯＭ６６に格納されている数値マップＭＡ６，ＭＡ７を利用して計算を行い、機関運転状態に対する最適な吸・排気バルブタイミング６８および吸・排気バルブリフト量６９を算出し、それぞれ信号化して可変バルブタイミング機構６０，６２および可変バルブリフト量機構６１，６３に出力している。
【００５５】
以上に説明した本実施形態では、上記第１の実施形態と同様にして、吸入空気量算出部６７Ａで吸入空気量が算出され、機関負荷算出部６７Ｂで機関負荷ＫＬが算出され、信号化されて機関制御パラメータ計算部６７Ｃに出力される。機関制御パラメータ計算部６７Ｃでは、ＲＯＭ６６から数値マップＭＡ１，ＭＡ２が取り出される。これらの数値マップＭＡ１，ＭＡ２によって燃料噴射量３４および点火時期ＳＯＩを求めて、それぞれ信号化してインジェクタ１６およびイグナイタ２６に出力する。
【００５６】
また、機関制御パラメータ計算部６７Ｃでは、ＲＯＭ６６から数値マップＭＡ６，ＭＡ７も取り出される。ここで、数値マップＭＡ６は、所定の機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭに対する吸・排気バルブタイミングＶＴの最適値の関係を示す数値マップである。また、数値マップＭＡ７は、所定の機関負荷ＫＬと機関回転数ＲＰＭに対する吸・排気バルブリフト量ＶＬの最適値の関係を示す数値マップである。したがって、機関制御パラメータ計算部６７Ｃにおいて、数値マップＭＡ６に機関負荷ＫＬおよび機関回転数ＲＰＭを当てはめることにより、吸・排気バルブタイミングＶＴの最適値を求めることができる。また、数値マップＭＡ７に機関負荷ＫＬおよび機関回転数ＲＰＭを当てはめることにより、吸・排気バルブリフト量ＶＬの最適値を求めることができる。こうして、検出された運転状態に対する最適な吸・排気バルブタイミング６８および吸・排気バルブリフト量６９を求めることができる。したがって、吸・排気バルブタイミングと吸・排気バルブリフト量とを最適値とすることができるので、高回転時における出力トルク向上と、低回転時における回転変動の低減および出力トルク向上を両立させることができる。
【００５７】
このとき、本実施形態に係るＥＣＵ６４のＲＯＭ６６に格納された機関制御パラメータの最適値の数値マップＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ６，ＭＡ７は、いずれも数値シミュレーションによって求められている。このため、数値マップを求めるための実機適合試験を行う必要がなくなるので、開発期間の長期化やコストの増大を好適に防止することができる。
【００５８】
なお、本実施例では吸気および排気バルブのバルブタイミング、また吸気および排気バルブのバルブリフト量およびその数値マップをそれぞれ一まとめにして説明しているが、吸気バルブおよび排気バルブとも、機関運転状態に対して最適となるバルブタイミングおよびバルブリフト量は、通常は異なる。このため、実際の機関においては別個の値および数値マップとして決定するのが好適である。
また、本実施例における機関運転状態、機関制御パラメータとも、必ずしもこれに限定するものではなく、他の機関運転状態、または機関制御パラメータを用いても同様に実施することができる。
【００５９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は、第４の実施形態に係る制御装置を含む内燃機関の全体の構成図である。図９に示すように、本実施形態のハード構成では、第１の実施形態と比較すると、第２の実施形態と同様、図１に示すＩＳＣ通路５およびＩＳＣ制御弁６が設けられていない一方、スロットルアクチュエータ５０が設けられている。スロットルペダルＰには、スロットルペダル操作量センサ５１が取り付けられている。さらに、第３の実施形態と同様、吸気バルブ作動機構２３に吸気可変バルブタイミング機構６０が取り付けられ、吸気バルブ２１に吸気可変バルブリフト量機構６１が取り付けられている。
また、排気バルブ作動機構２４に排気可変バルブタイミング機構６２が取り付けられており、排気バルブ２２の上端部に排気可変バルブリフト量機構６３が取り付けられている。スロットルアクチュエータ５０およびスロットルペダル操作量センサ５１、並びに可変バルブタイミング機構６０，６２および可変バルブリフト量機構６１，６３は、それぞれＥＣＵ７０に電気的に接続されている。
【００６０】
ＥＣＵ７０は、インターフェイス７１、ＲＯＭ７２、およびＣＰＵ７３を備えている。このうち、ＲＯＭ７２には、図１０に示すように、数値シミュレーション装置４０で作成された数値マップＭＡ１０〜ＭＡ１４が格納されている。数値マップＭＡ１０〜ＭＡ１２は、上記第２の実施形態における数値マップＭＡ３〜ＭＡ５とそれぞれ同一のものであり、数値マップＭＡ１３，ＭＡ１４は、それぞれ上記第３の実施形態における数値マップＭＡ６，ＭＡ７と同一のものである。
【００６１】
ＣＰＵ７３は、目標トルク算出部７３Ａ、目標吸入空気量算出部７３Ｂ、および機関制御パラメータ計算部７３Ｃを備えている。目標トルク算出部７３Ａおよび目標吸入空気量算出部７３Ｂは、上記第２の実施形態と同様の構成を有している。機関制御パラメータ計算部７３Ｃでは、上記第２の実施形態と同様、ＲＯＭ７２に格納されている数値マップＭＡ１０〜ＭＡ１３を利用して計算を行い、機関運転状態に対する最適な燃料噴射量３４、点火時期３５、および目標スロットル開度５６を算出し、それぞれ信号化してインジェクタ１６、イグナイタ２６、およびスロットルアクチュエータ５０に出力している。それとともに、上記第３の実施形態と同様に、ＲＯＭ７２に格納されている数値マップＭＡ１２，ＭＡ１３を利用して計算を行い、機関運転状態に対する最適な吸・排気バルブタイミング６８および吸・排気バルブリフト量６９を算出し、それぞれ信号化して可変バルブタイミング機構６０，６２および可変バルブリフト量機構６１，６３に出力している。
【００６２】
以上に説明した本実施形態では、上記第２の実施形態と同様にして、目標トルク算出部７３Ａで目標トルクＴｒｑが算出され、目標吸入空気量算出部７３Ｂで吸入空気量Ｇａが算出される。また、機関制御パラメータ計算部７３Ｃでは、ＲＯＭ７２から数値マップＭＡ１０〜ＭＡ１２が取り出される。これらの数値マップＭＡ１０〜ＭＡ１２によって、それぞれ燃料噴射量Ｇｆ、目標スロットル開度ＴＡ′、および点火時期ＳＯＩを求め、信号化してインジェクタ１６、イグナイタ２６、およびスロットルアクチュエータ５０に出力する。こうして、機関の応答性や空燃比制御性を向上させることができる。
【００６３】
また、機関制御パラメータ計算部７３Ｃでは、ＲＯＭ７２から数値マップＭＡ１３およびＭＡ１４も取り出される。これらの数値マップＭＡ１３，ＭＡ１４から、上記第３の実施形態と同様にして吸・排気バルブタイミングＶＴおよび吸・排気バルブリフト量ＶＬの最適値を求め、それぞれ信号化して可変バルブタイミング機構６０，６２、および可変バルブリフト量機構６１，６３に出力する。こうして、高回転時における出力トルクの向上と、低回転時における回転変動の低減および出力トルク向上を両立させることができる。
【００６４】
このとき、本実施形態に係るＥＣＵ７０のＲＯＭ７２に格納された機関制御パラメータの最適値のマップＭＡ１０〜ＭＡ１４は、いずれも数値シミュレーションによって求められている。このため、数値マップを求めるための実機適合試験を行う必要がなくなるので、開発期間の長期化やコストの増大を好適に防止することができる。
【００６５】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第１の実施形態と比較して、ハード構成は図１に示す構成と同様であり、制御装置としてのＥＣＵの構成が異なる。図１１は、本実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。図１１に示すように、本実施形態に係るＥＣＵ８０は、ＲＯＭ８１とＣＰＵ８２とを備えている。ＲＯＭ８１には、内燃機関を模擬する数値シミュレーション装置である数値シミュレーションソフトウェア８１Ａと、機関性能目標値８１Ｂが格納されている。数値シミュレーションソフトウェア８１Ａは、所定の機関運転状態を初期条件および境界条件とし、機関性能目標値８１Ｂを参照しながら、この機関性能目標値８１Ｂを満足するように機関制御パラメータの計算を行うものである。この数値シミュレーション部８１Ａは、上述した、いわゆる１次元または３次元モデルとすることができる。または、機関運転状態を変数とした実機試験や上記１次元または３次元モデル化の結果得られた代数式により機関制御パラメータを計算するという簡単なモデルによる方法でも良い。このような簡単なモデルによる方法を用いればＣＰＵ８２に計算の負荷を軽減することができる。
【００６６】
ＣＰＵ８２には、クランク角センサ２９．スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８がそれぞれ接続されている。これらのクランク角センサ２９、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８から、それぞれ信号化された機関回転数ＲＰＭ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａといった運転状態が出力される。また、ＣＰＵ８２には、数値シミュレーションソフトウェア８１Ａと機関性能目標値８１Ｂがそれぞれ読み込まれる。そして、ＣＰＵ８２では、機関制御パラメータ計算部８２Ａにおいて、数値シミュレーションソフトウェア８１Ａによる機関制御パラメータの計算が行われ、最適な燃料噴射量３４および点火時期３５の算出が行われる。
【００６７】
算出された燃料噴射量３４および点火時期３５は、それぞれ信号化されてインジェクタ１６およびイグナイタ２６に出力される。
【００６８】
次に、ＣＰＵ８２で行われる数値シミュレーションによる機関制御パラメータの決定手法について、図１２を参照して説明する。本実施形態では、機関運転状態が機関回転数、スロットル開度、および吸入空気圧Ｐａとなり、機関制御パラメータが燃料噴射量および点火時期となる。
【００６９】
まず、ＣＰＵ８２において、機関制御パラメータ計算部８２Ａに入力された機関回転数ＲＰＭ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａに基づいて、燃料噴射量と点火時期を仮決定する（Ｓ３１）。この仮決定を基にして、ＲＯＭ８１から読み込まれた内燃機関を模擬する数値シミュレーションを行い、シリンダ内の燃焼速度、燃焼温度、および燃焼圧力を計算する（Ｓ３２）。次に、求められた燃焼速度、燃焼温度、および燃焼圧力に基づいて、評価指標（排気エミッション、ノック強度、燃費率、および機関出力）の計算を行う（Ｓ３３）。そして、求められた評価指数があらかじめ決定されている目標値を満たすか否かを判断する。まず排気エミッションが目標値以下であるか否かを判断し（Ｓ３４）、排気エミッションが目標値以下である場合には、ノック強度が目標値以下であるか否かを判断する（Ｓ３５）。その結果、ノック強度が目標値以下である場合には、燃費率が目標値以下であるか否かを判断する（Ｓ３６）。そして、燃費率が目標値以下である場合には、機関出力が目標値以上であるか否かを判断する（Ｓ３７）。これらの評価指数の判断において（Ｓ３４〜Ｓ３７）、排気エミッション、ノック強度、燃費率、および機関出力のいずれかが満たされていない場合には、修正すべき機関制御パラメータを選択する（Ｓ３８）。そして、修正すべき機関制御パラメータを選択したら、その機関制御パラメータを修正し（Ｓ３９）、ステップＳ３２に戻って燃焼速度、燃焼温度、および燃焼圧力の計算を行う。この工程を繰り返し、ステップＳ３７で機関出力が以上となった場合には、これらの機関制御パラメータに基づいて、燃料噴射量および点火時期を算出する（Ｓ４０）。そして、図１１に示すように、算出された燃料噴射量３４および点火時期３５をそれぞれ信号化してインジェクタ１６およびイグナイタ２６に出力する。
【００７０】
このように、本実施形態に係る制御装置を用いることにより、実機適合試験を行う必要がないのはもちろん、各機関制御パラメータの数値マップをあらかじめ作成しておく必要がなくなる。その結果、さらに車両開発期間の短縮を図ることができるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００７１】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第２の実施形態と比較して、ハード構成は図５に示す態様と同様であり、制御装置としてのＥＣＵの構成が異なる。図１３に示すように、本実施形態に係るＥＣＵ８６は、ＲＯＭ８７とＣＰＵ８８とを備えている。ＲＯＭ８７には、内燃機関を模擬する数値シミュレーションソフトウェア８７Ａと機関性能目標値８７Ｂが格納されている。数値シミュレーションソフトウェア８７Ａは、上記第５の実施形態における数値シミュレーションソフトウェア８１Ａと同様のものであり、機関性能目標値８７Ｂを参照しながら数値シミュレーションを行う。そのときに、１次元モデルや３次元モデル、あるいは上記の簡単なモデル等による方法とすることができる。
【００７２】
ＣＰＵ８８には、クランク角センサ２９、スロットルペダル操作量センサ５１、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８がそれぞれ接続されている。これらのクランク角センサ２９、スロットルペダル操作量センサ５１、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８から、それぞれ信号化された機関回転数ＲＰＭ、スロットルペダル操作量ＴＰ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａが出力される。また、ＣＰＵ８８は、目標トルク算出部８８Ａと、数値シミュレーションソフトウェアによる機関制御パラメータ計算部８８Ｂを備えている。目標トルク算出部８８Ａには、上記第２の実施形態と同様に、クランク角センサ２９からの機関回転数ＲＰＭおよびスロットルペダル操作量センサ５１からのスロットルペダル操作量ＴＰが出力される。そして、機関回転数ＲＰＭおよびスロットルペダル操作量ＴＰに基づいて目標トルクＴｒｑを算出する。機関制御パラメータ計算部８８Ｂでは、ＲＯＭ８７から読み込まれた数値シミュレーションソフトウェア８７Ａによる機関制御パラメータの計算を行い、最適な燃料噴射量３４、点火時期３５、および目標スロットル開度５６の算出を行う。算出された燃料噴射量３４、点火時期３５、および目標スロットル開度５６は、それぞれ信号化されてインジェクタ１６、イグナイタ２６、およびスロットルアクチュエータ５０に出力される。
【００７３】
次に、ＣＰＵ８８で行われる数値シミュレーションによる機関制御パラメータの決定手法について、図１４を参照して説明する。本実施形態では、機関運転状態が機関回転数、スロットルペダル操作量、スロットル開度、および吸入空気圧となり、機関制御パラメータが燃料噴射量、点火時期、および目標スロットル開度となる。
【００７４】
機関制御パラメータを決定する前段階として、目標トルク算出部８８Ａにおいて、機関回転数ＲＰＭとスロットルペダル操作量ＴＰから、目標トルクを算出して機関制御パラメータ計算部８８Ｂに出力する。
【００７５】
続いて、機関制御パラメータを決定する手法について説明すると、まず、機関制御パラメータ計算部８８Ｂに入力されたこの目標トルクＴｒｑと、ＲＯＭ８７から読み出された機関性能目標値８７Ｂを参照し、機関制御パラメータの計算を行い、目標スロットル開度、燃料噴射量、および点火時期を仮決定する（Ｓ４１）。この計算では、スロットルペダル操作量センサ５１、スロットル開度センサ４、吸入空気圧センサ８から出力されたスロットルペダル操作量ＴＰ、スロットル開度ＴＡ、吸入空気圧Ｐａを初期条件および境界条件とする。
【００７６】
次に、この仮決定を基にして、ＲＯＭ８７から読み込まれた内燃機関を模擬する数値シミュレーションを行い、シリンダ内の燃焼速度、燃焼温度、燃焼圧力を計算する（Ｓ４２）。次に、求められた燃焼速度、燃焼温度、燃焼圧力に基づいて、評価指数（出力トルク、排気エミッション、ノック強度、および燃費率）の計算を行う（Ｓ４３）。そして、求められた評価指数があらかじめ決定されている目標値を満たすか否かを判断する。まず、出力トルクが目標トルクと一致するか否かを判断する（Ｓ４４）。その結果、出力トルクが目標トルクと一致した場合には、排気エミッションが目標値以下か否かを判断する（Ｓ４５）。
【００７７】
続いて、排気エミッションが目標値以下である場合には、ノック強度が目標値以下であるか否かを判断する（Ｓ４６）。さらに、ノック強度が目標値以下である場合には、燃費率が目標値以下であるか否かを判断する（Ｓ４７）。これらの評価指数の判断において（Ｓ４４〜Ｓ４７）、出力トルク、排気エミッション、ノック強度、および燃費率が目標値を満たしていない場合には、修正すべき機関制御パラメータを選択するＳ４８）。そして、修正すべき機関制御パラメータを選択したら、その機関制御パラメータを修正し（Ｓ４９）、ステップＳ４２に戻って燃焼速度、燃焼、温度、および燃焼圧力の計算を行う。
【００７８】
この工程を繰り返し、ステップＳ４７で燃費率が目標値以下となった場合には、これらの機関制御パラメータに基づいて、目標スロットル開度、燃料噴射量、および点火時期を算出する（Ｓ５０）。そして、図１３に示すように、算出された燃料噴射量３４、点火時期３５、および目標スロットル開度５６をそれぞれ信号化してインジェクタ１６、イグナイタ２６、およびスロットルアクチュエータ５０に出力する。こうして、インジェクタ１６、イグナイタ２６、スロットルアクチュエータ５０を駆動制御することにより、目標トルクＴｒｑを実現することができる。そして、運転者からの機関の運転要求に対応した機関出力トルクが得られ、機関の応答性、空燃比制御性を向上させることができる。
【００７９】
このように、本実施形態に係る制御装置を用いることにより、実機適合試験を行う必要がないのはもちろん、各機関制御パラメータの数値マップをあらかじめ作成しておく必要がなくなる。その結果、さらに車両開発期間の短縮を図ることができるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００８０】
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第３の実施形態と比較して、ハード構成は図７に示す態様と同様であり、制御装置としてのＥＣＵの構成が異なる。図１５に示すように、本実施形態に係るＥＣＵ９０は、ＲＯＭ９１とＣＰＵ９２とを備えている。ＲＯＭ９１には、内燃機関を模擬する数値シミュレーションソフトウェア９１Ａと機関性能目標値９１Ｂとが格納されている。数値シミュレーションソフトウェア９１Ａは、上記第５の実施形態における数値シミュレーションソフトウェア８１Ａと同様のものであり、機関性能目標値９２Ｂを参照しながら数値シミュレーションを行う。そのときに、１次元モデルや３次元モデル、あるいは上記の簡単なモデル等による方法とすることができる。
【００８１】
ＣＰＵ９２には、クランク角センサ２９、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８がそれぞれ接続されている。これらのクランク角センサ２９、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８から、それぞれ信号化された機関回転数ＲＰＭ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａが出力される。また、ＣＰＵ９２は、数値シミュレーションソフトウェアによる機関制御パラメータ計算部９２Ａを備えている。この機関制御パラメータ計算部９２ＡではＲＯＭ９１から読み込まれた数値シミュレーションソフトウェア９１Ａによる機関制御パラメータの計算を行い、最適な燃料噴射量３４、点火時期３５、吸・排気バルブタイミング６８、および吸・排気バルブリフト量６９の算出を行う。
【００８２】
かかる構成を有する本実施形態に係る制御装置では、機関運転状態として機関回転数ＲＰＭ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａが用いられる。これらの機関運転状態から、機関制御パラメータ計算部９２Ａによって機関制御パラメータとしての燃料噴射量３４、点火時期３５、吸・排気バルブタイミング６８、および吸・排気バルブリフト量６１，６３を求めている。この機関制御パラメータ計算部９２Ａは、ＲＯＭ９１からＣＰＵ９２に読み出された数値シミュレーションソフトウェア９１Ａを用いて、上記機関制御パラメータを計算するものである。機関制御パラメータ計算部９２Ａでは、ＣＰＵ９２に入力された機関運転状態を初期条件および境界条件とし、ＲＯＭ９１から読み出された機関性能目標値９１Ｂを参照しながら、この機関性能目標値９１Ｂを満足するように機関制御パラメータの計算を行う。そして、求められた機関制御パラメータである燃料噴射量３４、点火時期３５、吸・排気バルブタイミング６８、および吸・排気バルブリフト量６９は、それぞれ信号化されてインジェクタ１６、イグナイタ２６、可変バルブタイミング機構６０，６２、および可変バルブリフト量機構６１，６３に出力される。
【００８３】
このような制御を行うことにより、高回転時における出力トルク向上と、低回転時における回転変動の低減および出力トルク向上を両立させることができる。
また、このように、本実施形態に係る制御装置を用いることにより、実機適合試験を行う必要がないのはもちろん、各機関制御パラメータの数値マップをあらかじめ作成しておく必要がなくなる。その結果、さらに車両開発期間の短縮を図ることができるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００８４】
なお、本実施例では吸・排気バルブのバルブタイミング、また吸・排気バルブのバルブリフト量をそれぞれ一まとめにして説明しているが、吸・排気バルブとも、機関運転状態に対して最適となるバルブタイミングおよびバルブリフト量が異なる。したがって、実際の機関においては別個の値として決定することが好ましいものである。
【００８５】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第４の実施形態と比較して、ハード構成は図９に示す態様と同様であり、制御装置としてのＥＣＵの構成が異なる。図１６に示すように、本実施形態に係るＥＣＵ９５は、ＲＯＭ９６とＣＰＵ９７とを備えている。ＲＯＭ９６には、内燃機関を模擬する数値シミュレーションソフトウェア９６Ａと機関性能目標値９６Ｂとが格納されている。数値シミュレーションソフトウェア９６Ａは、上記第５の実施形態における数値シミュレーション部８１ソフトウェアと同様のものであり、機関性能目標値９６Ｂを参照しながら数値シミュレーションを行う。そのときに、１次元モデルや３次元モデル、あるいは上記の簡単なモデル等による方法とすることができる。
【００８６】
ＣＰＵ９７には、クランク角センサ２９、スロットルペダル操作量センサ５１、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８が接続されている。これらのクランク角センサ２９、スロットル開度センサ４、および吸入空気圧センサ８から、それぞれ信号化された機関回転数ＲＰＭ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａが出力される。
【００８７】
また、ＣＰＵ９７は、目標トルク算出部９７Ａと、数値シミュレーションによる機関制御パラメータ計算部９７Ｂを備えている。目標トルク算出部９７Ａには、上記第６の実施形態と同様に、クランク角センサ２９からの機関回転数ＲＰＭおよびスロットルペダル操作量センサ５１からのスロットルペダル操作量ＴＰが出力される。そして、機関回転数ＲＰＭおよびスロットルペダル操作量ＴＰに基づいて目標トルクＴｒｑを算出する。
【００８８】
機関制御パラメータ計算部９７Ｂでは、ＲＯＭ９６から読み込まれた数値シミュレーションソフトウェア９６Ａによる機関制御パラメータの計算を行い、最適な燃料噴射量３４、点火時期３５、目標スロットル開度５６、吸・排気バルブタイミング６８、および吸・排気バルブリフト量６９の算出を行う。算出された燃料噴射量３４、点火時期３５、目標スロットル開度５６、吸・排気バルブタイミング、および吸・排気バルブリフト量６９は、それぞれ信号化されてインジェクタ１６、イグナイタ２６、スロットルアクチュエータ５０、可変バルブタイミング機構６０，６２、および可変バルブリフト量機構６１，６３に出力される。
【００８９】
かかる構成を有する本実施形態に係る制御装置では、機関運転状態として機関回転数ＲＰＭ、スロットルペダル操作量ＴＰ、スロットル開度ＴＡ、および吸入空気圧Ｐａが用いられる。ここで、機関制御パラメータ計算部９７Ｂにおける計算を行う前に、目標トルク算出部９７Ａにおいて、目標トルクの算出が行われる。目標トルクは、上記第６の実施形態等と同様、クランク角センサ２９から出力される機関回転数ＲＰＭとスロットルペダル操作量センサ５１から出力されるスロットルペダル操作量ＴＰに基づいて算出される。算出された目標トルクＴｒｑは、機関制御パラメータ計算部９７Ｂに出力される。
【００９０】
機関制御パラメータ計算部９７Ｂでは、ＲＯＭ９６から読み出された数値シミュレーションソフトウェア９６Ａによって、燃料噴射量３４、点火時期３５、目標スロットル開度５６、吸・排気バルブタイミング６８、および吸・排気バルブリフト量６９を算出する。機関制御パラメータ計算部９７Ｂでは、ＣＰＵ９７に入力された機関運転状態を初期条件および境界条件とし、ＲＯＭ９６から読み出された機関性能目標値９６Ｂを参照しながら、この機関性能目標値９１Ｂを満足するように機関制御パラメータの計算を行う。そして、算出された燃料噴射量３４、点火時期３５、目標スロットル開度５６、吸・排気バルブタイミング６８、および吸・排気バルブリフト量６９を信号化し、それぞれインジェクタ１６、イグナイタ２６．スロットルアクチュエータ５０、可変バルブタイミング機構６０，６２、および可変バルブリフト量機構６１，６３に出力される。
【００９１】
このような制御を行うことにより、機関の応答性、空燃比の制御性を向上させることができるとともに、高回転時における出力トルク向上と、低回転時における回転変動の低減および出力トルク向上を両立させることができる。さらには、実機適合試験を行う必要がないのはもちろん、各機関制御パラメータの数値マップをあらかじめ作成しておく必要がなくなる。その結果、さらに車両開発期間の短縮を図ることができるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００９２】
また、上記第５〜第８の実施形態では、機関運転状態として、吸入空気圧Ｐａを用いているが、吸入空気圧Ｐａは、吸入空気温度と吸入空気圧とスロットル開度から求めることができる。そして、吸入空気圧は大気圧であるから、吸入空気温度とスロットル開度との関係をモデル化しておくことにより、吸入空気圧Ｐａを利用する必要がなくなる。
【００９３】
したがって、吸入空気温度とスロットル開度との関係をモデル化しておくのが好適である。このように、吸入空気温度とスロットル開度との関係をモデル化しておくことにより、吸入空気圧センサ８をサージタンク７に設ける必要がなくなる。吸入空気圧センサ８を設ける必要がなくなることから、吸入空気圧センサによるサージタンクの圧力損失をなくするとともに、内燃機関の制御装置のコストを低減させることができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、実機適合試験を行うことなく内燃機関の制御装置に格納される各種機関制御パラメータの数値マップを数値シミュレーションにより求め、もしくは各種機関制御パラメータを機関運転時にリアルタイムで算出することにより、内燃機関の開発期間の短縮およびコストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る制御装置を含む内燃機関の全体構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図３】第１の実施形態の数値マップを作成する手順を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態の数値マップを作成する手順を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る制御装置を含む内燃機関の全体構成図である。
【図６】第２の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図７】第３の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図８】第３の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図９】第４の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図１０】第４の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図１１】第５の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図１２】第５の実施形態の数値マップを作成する手順を示すフローチャートである。
【図１３】第６の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図１４】第６の実施形態の数値マップを作成する手順を示すフローチャートである。
【図１５】第７の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【図１６】第８の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…吸気通路、３…スロットル弁、４…スロットル開度センサ、５…ＩＳＣ通路、６…ＩＳＣ制御弁、７…サージタンク、８…吸入空気圧センサ、９…吸入空気温センサ、１０…シリンダブロック、１１…シリンダヘッド、１２…ピストン、１３…燃焼室、１４…吸気ポート、１５…排気ポート、１６…インジェクタ、１７…排気通路、１８…空燃比センサ、１９…冷却水通路、２０…機関冷却水センサ、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２３…吸気バルブ作動機構、２４…排気バルブ作動機構、２５…点火プラグ、２６…イグナイタ、２７…点火コイル、２８…ディストリビュータ、２９…クランク角センサ、３０，５２，６４，７０，８０，８６，９０，９５…ＥＣＵ、３１，５３，６５，７１…インターフェイス、３２，５４，６６，７２，８１，８７，９１，９６…ＲＯＭ、３３，５５，６７，７３，８２，８８，９２，９７…ＣＰＵ、３３Ａ…吸入空気量算出部、３３Ｂ…機関負荷算出部、３３Ｃ…機関制御パラメータ計算部、３４…燃料噴射量、３５…点火時期、４０…数値シミュレーション装置、５０…スロットルアクチュエータ、５１…スロットルペダル操作量センサ、５５Ａ，７３Ａ，８８Ａ…目標トルク算出部、５５Ｂ，７３Ｂ…目標吸入空気量算出部、５５Ｃ，６７Ｃ，７３Ｃ…機関制御パラメータ計算部、５６…目標スロットル開度、６０…吸気可変バルブタイミング機構、６１…吸気可変バルブリフト量機構、６２…排気可変バルブタイミング機構、６３…排気可変バルブリフト量機構、６７Ａ…吸入空気量算出部、６７Ｂ…機関負荷算出部、６８…吸・排気バルブタイミング、６９…吸・排気バルブリフト量、８１Ａ，８７Ａ，９１Ａ，９６Ａ…数値シミュレーションソフトウェア、８１Ｂ，８７Ｂ，９１Ｂ，９６Ｂ…機関性能目標値、８２Ａ，８８Ａ，９２Ａ，９７Ｂ…数値シミュレーションソフトウェアによる機関制御パラメータ計算部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In controlling an internal combustion engine such as an automobile engine, some control engine parameters are determined based on operating state parameters of the internal combustion engine. When performing this control, first, an engine control unit (hereinafter referred to as "ECU") has a fuel injection amount, an optimal ignition timing, and the like for an engine operating state such as an engine speed, an engine load, an engine cooling water temperature, etc. Is stored in advance.
The engine operating state is sequentially detected by the sensors provided in each engine during the operation of the engine, and the detected values are input from the sensors to the ECU. The ECU determines an optimal control parameter from the map based on the detected value.
[0003]
Here, the map stored in the ECU determines optimal control parameters in each operating state from evaluation indexes such as engine output, exhaust emissions such as HC, NOx, and smoke, knocking intensity, and fuel efficiency by a real machine compatibility test. It has been created by.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-82090 discloses an internal combustion engine in which a torque amount to be generated by an internal combustion engine is calculated based on an accelerator pedal operation amount and a control amount of the internal combustion engine is determined to be the calculated torque amount. A control device is disclosed. According to this control device, an engine output torque corresponding to an engine operation request from a driver can be obtained, and responsiveness and air-fuel ratio controllability of the engine can be improved.
[0005]
Further, Japanese Patent Publication No. 6-12058 discloses a control method of a variable valve timing / lift device. According to this control method, it is possible to achieve both an improvement in output torque due to an improvement in charging efficiency at a high rotation speed and a reduction in rotation fluctuation and an improvement in output torque due to a reduction in the amount of air-fuel mixture flowing into an exhaust port at a low rotation speed.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-11-82090 (pages 4 to 5, FIGS. 3 and 4)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 6-12058 (pages 3-4, FIGS. 3 and 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional control method of the internal combustion engine, an actual machine compatibility test is performed to create a map of the engine control parameters with respect to the operating state. Since the man-hour and cost in the actual machine compatibility test are large, there is a problem that it is difficult to shorten the period for vehicle development and reduce the cost.
[0008]
Further, in the control device for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-82090, the fuel injection amount with respect to the target torque amount, the target air-fuel ratio with respect to the engine speed and the throttle opening, the throttle opening with respect to the required air amount, A large amount of maps such as ignition timings for various air amounts and engine speeds are stored in the ECU. If such a large number of maps are obtained by an actual machine conformity test, a prolonged development period and an increase in cost become significant problems.
[0009]
Furthermore, in order to apply the variable valve timing / lift mechanism disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12058, in this case, the optimal valve timing and lift amount of the intake / exhaust valves vary depending on operating conditions. For this reason, maps of valve timing and lift amount with respect to operating conditions are created in advance by an enormous amount of actual machine compatibility tests and stored in the ECU. If such a large number of maps are obtained by an actual machine conformity test, a prolonged development period and an increase in cost are also significant problems.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to obtain a numerical map of various engine control parameters stored in a control device of an internal combustion engine without performing an actual machine compatibility test, or to calculate various engine control parameters in real time during engine operation, An object of the present invention is to shorten the development period and cost of an internal combustion engine.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that has solved the above-mentioned problems provides a numerical map of engine control parameters corresponding to an operating state of an internal combustion engine, and an operating state detected by operating state detecting means for detecting an operating state in response to an operating request requested by a driver. A control amount of the internal combustion engine with reference to the numerical map of the engine control parameter and the internal combustion engine control device that controls the internal combustion engine based on the obtained control amount. Is obtained by a numerical simulation simulating the following.
[0012]
As described above, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention stores a numerical map of engine control parameters obtained by performing a numerical simulation. For this reason, a numerical map of the engine control parameters can be created without performing an actual machine conformity test, thereby shortening the development period and reducing costs.
[0013]
The operating state includes an engine speed, an engine load, an engine cooling water temperature, and the like.The engine control parameters include a fuel injection amount, an ignition timing, a fuel injection timing, a fuel pressure, a throttle opening, and The swirl control valve opening and the like can be mentioned.
[0014]
Furthermore, a target torque calculating means for calculating a target torque of the internal combustion engine corresponding to the required operating state requested by the driver is provided, and the target torque calculated by the target torque calculating means and a numerical map of engine control parameters are referred to. The internal combustion engine may be controlled such that the engine output torque of the internal combustion engine becomes the target torque.
[0015]
In such a control device, a large amount of fuel injection amount with respect to a target torque amount, a target air-fuel ratio with respect to an engine speed and a throttle opening, a throttle opening with respect to a required air amount, an ignition timing with respect to a necessary air amount and an engine speed, etc. Is required. At this time, since these numerical maps are obtained in advance by numerical simulation and stored in the control device without performing an actual machine compatibility test, it is possible to reduce the development period and cost.
[0016]
Further, an internal combustion engine in which a driver requests at least one of a control amount of a valve timing control device that controls a valve timing of a valve and a control amount of a valve lift amount control device that controls a valve lift amount of the valve in the internal combustion engine. It is preferable to control at least one of the valve timing control device and the valve lift amount control device for which the control amount has been obtained by referring to the required operation state and the numerical map of the engine control parameter.
[0017]
In such a control device, it is necessary to enormously obtain a map of valve timing and lift amount with respect to operating conditions. At this time, since a large number of these numerical maps are obtained by a numerical simulation without performing an actual machine compatibility test, it is possible to shorten the development period and reduce the cost.
[0018]
The control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above problem is connected to an operation state detection unit that detects an operation state of the internal combustion engine, and the operation state detection unit responds to an engine operation request from a driver. In the control apparatus for an internal combustion engine, which detects an operating state, determines various engine control parameters, and controls the engine to a required operating state, a numerical simulation apparatus for simulating the internal combustion engine is provided in the control apparatus for the internal combustion engine.
[0019]
With such a control device, the engine control parameters can be calculated in real time during engine operation, and the engine can be controlled to the required operation state.
In such a control device, since the engine control parameters corresponding to the operating state are calculated immediately, there is no need to prepare these engine control parameters in advance as a numerical map for the operating state.
[0020]
The engine further includes target torque calculation means for calculating a target torque of the internal combustion engine corresponding to a requested operation state requested by the driver, based on the target torque calculated by the target torque calculation means and the engine control parameter, An aspect in which the internal combustion engine is controlled such that the engine output torque becomes the target torque can be adopted.
[0021]
In such control, a large amount of fuel injection amount for a target torque amount, a target air-fuel ratio for an engine speed and a throttle opening, a throttle opening for a required air amount, an ignition timing for a required air amount and an engine speed, etc. A numerical map is required. At this time, since a numerical simulation device is provided, it is not necessary to obtain these numerical maps in advance. Therefore, since it is not necessary to perform the actual machine compatibility test, it is possible to remarkably reduce the development period and the cost.
[0022]
Further, an internal combustion engine in which a driver requests at least one of a control amount of a valve timing control device for controlling a valve timing of a valve and a control amount of a valve lift control device for controlling a valve lift amount of the valve in the internal combustion engine. And a control method for controlling at least one of the valve timing control device and the valve lift amount control device for which the control amount is obtained based on the required operation state and the engine control parameter.
[0023]
In such a control device, it is necessary to enormously obtain a map of valve timing and lift amount with respect to operating conditions. At this time, since a large number of numerical maps can be immediately obtained by the numerical simulation device, it is not necessary to obtain numerical maps in advance. Therefore, it is not necessary to perform an actual machine conformity test, thereby shortening the development period and reducing the cost.
[0024]
It is preferable to model the relationship between the opening degree of the throttle valve and the intake air pressure.
[0025]
Thus, by modeling the relationship between the valve opening of the throttle valve and the intake air pressure, it is not necessary to provide an intake air pressure sensor in the surge tank.
As a result, the pressure loss can be eliminated by providing the surge air pressure sensor in the surge tank, and the cost can be reduced by providing the intake air pressure sensor.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each embodiment, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0027]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine including a control device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an intake passage 2 is formed in an engine 1, which is an internal combustion engine. A throttle valve 3 is provided in the intake passage 2 downstream of an air cleaner (not shown), and is connected to a throttle pedal P provided in a driver's seat. The driver operates the throttle pedal P to open and close the throttle valve 3 to adjust the amount of intake air. As described above, the driving request requested by the driver is given to the engine 1 by adjusting the opening of the throttle pedal P and the throttle valve 3.
The throttle valve 3 is provided with a throttle opening sensor 4 for detecting the opening of the throttle valve 3. The intake passages 2 on the upstream and downstream sides of the throttle valve 3 are connected by an idle speed control (hereinafter, referred to as “ISC”) passage 5.
An ISC control valve 6 is provided in the ISC passage 5. A surge tank 7 is provided downstream of the throttle valve 3 in the intake passage 2. The surge tank 7 is provided with an intake air pressure sensor 8 for detecting the pressure of the intake air and an intake air temperature sensor 9 for detecting the intake air temperature.
[0028]
Further, the engine 1 has a cylinder block 10, and a cylinder head 11 is mounted above the cylinder block 10. A piston 12 is provided in the cylinder block 10, and a combustion chamber 13 is formed above the piston 12 in the cylinder block 10. An intake port 14 and an exhaust port 15 are formed in the cylinder head 11. The intake port 2 is connected to the intake port 14. An injector 16 is attached downstream of the surge tank 7 in the intake passage 2 and injects pressurized fuel from a fuel supply system into the intake port 14 for each cylinder. The injector 16 may be provided in the vicinity of the combustion chamber 13 in order to directly inject fuel into the combustion chamber 13. Further, an exhaust passage 17 is connected to the exhaust port 15. The exhaust passage 17 is provided with an air-fuel ratio sensor 18 for detecting, for example, an oxygen concentration. Further, a cooling water passage 19 through which cooling water flows is formed in the cylinder block 10. The cooling water passage 19 detects the temperature of the cooling water and generates an voltage corresponding to the temperature of the cooling water. A cooling water sensor 20 is attached.
[0029]
Further, the intake port 14 is provided with an intake valve 21, and the exhaust port 15 is provided with an exhaust valve 22. Above the intake valve 21, an intake valve operating mechanism 23 including a cam is provided, and above the exhaust valve 22, an exhaust valve operating mechanism 24 also including a cam is provided.
[0030]
The cylinder head 11 is provided with a spark plug 25 that emits spark for ignition toward the combustion chamber 13. Further, the ignition plug 25 is connected to an igniter 26 which is a current cutoff device and an ignition coil 27 which is a step-up device.
Then, the fuel injected from the injector 16 is mixed with the intake air, and is introduced into the combustion chamber 13 when the intake valve 21 driven by the intake valve operating mechanism 23 is opened. The fuel introduced into the combustion chamber 13 is ignited by the spark plug 25 in a state where the fuel is compressed by the piston 12 and burns. The exhaust gas after combustion is discharged to the exhaust passage 17 by the rise of the piston 12 when the exhaust valve 22 driven by the exhaust valve operating mechanism 24 is opened. In addition, the engine 1 includes a crank angle sensor 29. From the crank angle sensor 29, a signal is output at each reference crank angle or every predetermined angle.
[0031]
The engine 1 is controlled by an ECU 30 which is a control device and has a microcomputer. The ECU 30 is provided with an interface 31 for the throttle opening sensor 4, the ISC control valve 6, the intake air pressure sensor 8, the injector 16, the air-fuel ratio sensor 18, the engine cooling water sensor 20, the igniter 26, and the crank angle sensor 29, respectively. It is electrically connected. Each of these sensors corresponds to the operating state detecting means of the present invention. The throttle opening sensor 4 outputs the detected throttle opening of the throttle valve 3 to the ECU 30, and the intake air pressure sensor 8 outputs the detected intake air temperature to the ECU 30. Further, the air-fuel ratio sensor 18 outputs the detected air-fuel ratio to the ECU 30, the engine cooling water sensor 20 outputs the detected cooling water temperature to the ECU 30, and the crank angle sensor 29 outputs a signal at a reference crank angle or at every predetermined angle. Is output to the ECU 30. Control signals are output from the ECU 30 to the ISC control valve 6, the injector 16, and the igniter 26, respectively.
[0032]
As shown in FIG. 2, the ECU 30 is provided with a nonvolatile memory (Read Only Memory, hereinafter referred to as “ROM”) 32 and a central processing unit (Central Processing Unit, hereinafter referred to as “CPU”) 33. I have. The ROM 32 and the CPU 33 are connected to each other, including the interface 31. The ROM 32 stores numerical maps MA1, MA2 of the optimum values of the engine control parameters. The numerical map MA1 relates to the fuel injection amount Gf derived from the engine load KL and the engine speed RPM, and the numerical map MA2 relates to the ignition timing SOI derived from the engine load KL and the engine speed RPM. Each of these numerical maps MA1, MA2 is created by numerical simulation simulating the operating state of the engine 1. The numerical simulation is performed by a separately provided numerical simulation device 40, and details of the numerical simulation at that time will be described later. The CPU 33 includes an intake air amount calculation unit 33A, an engine load calculation unit 33B, and an engine control parameter calculation unit 33C. A signal of the intake air pressure Pa from the intake air pressure sensor 8, a signal of the throttle opening TA from the throttle opening sensor 4, and a signal of the engine speed RPM from the crank angle sensor 29 are input to the intake air amount calculation unit 33A. Is done. The engine load calculator 33B calculates an engine load based on the intake air amount calculated by the intake air amount calculator 33A. The engine control parameter calculation unit 33C performs calculations using the numerical maps MA1 and MA2 stored in the ROM 32 to calculate the optimal fuel injection amount 34 and ignition timing 35 for the engine operating state, and converts them into signals to form injectors. 16 and the igniter 26.
[0033]
In the embodiment described above, the engine 1 is controlled by the ECU 30. In the intake air amount calculation unit 33A in the ECU 30, the intake air pressure Pa, the throttle opening TA, and the engine speed RPM output from the intake air pressure sensor 8, the throttle opening sensor 4, and the crank angle sensor 29, respectively, are used for intake. The air amount is calculated. The calculated intake air amount is converted into a signal and output to the engine load calculating unit 33B. The engine load calculator 33B calculates the engine load KL from the output intake air amount, and outputs the calculated engine load KL to the engine control parameter calculator 33C. The engine control parameter calculation unit 33C receives the engine load KL signal output from the engine load calculation unit 33B, the engine speed RPM signal output from the crank angle sensor 29, and the ROM 32 outputs the numerical map MA1. , MA2 are taken out. Here, the numerical map MA1 is a numerical map showing a relationship between a predetermined engine load KL and an optimum value of the fuel injection amount Gf with respect to the engine speed RPM.
The numerical map MA2 is a numerical map showing a relationship between a predetermined engine load KL and an optimum value of the fuel injection amount Gf with respect to the engine speed RPM. Therefore, by applying the engine load KL and the engine speed RPM to the numerical map MA1 in the engine load calculation unit 33B, the optimum value of the fuel injection amount Gf can be obtained. Further, by applying the engine load KL and the engine speed RPM to the numerical map MA2, the optimum value of the ignition timing SOI can be obtained. Thus, the optimum fuel injection amount 34 and ignition timing 35 for the detected operating state can be obtained. By outputting the fuel injection amount 34 to the injector 16 and the ignition timing 35 to the igniter 26, suitable control can be performed.
[0034]
At this time, the numerical maps MA1 and MA2 of the optimum values of the engine control parameters stored in the ROM 32 of the ECU 30 according to the present embodiment are obtained by numerical simulation. For this reason, in the present embodiment, it is not necessary to perform the actual machine conformity test, so that it is possible to appropriately prevent the development period from increasing and the cost from increasing.
[0035]
Subsequently, a numerical simulation for obtaining a numerical map of the optimal value of the engine control parameter will be described. This numerical simulation is performed by modeling an actual internal combustion engine, and is performed using, for example, a personal computer or an engineering workstation (not shown).
[0036]
As a method of modeling the actual internal combustion engine, there is a so-called one-dimensional modeling method in which the actual intake passage 2 of the internal combustion engine is modeled only in the (X-axis) direction of the intake passage 2. It is possible to use a so-called three-dimensional modeling method for modeling in the dimensions (X axis, Y axis, Z axis). In this numerical simulation, as initial conditions, the air pressure and temperature in the surge tank 7 and the combustion chamber 13 and the wall surface temperature of each air flow path are given, and as boundary conditions, the intake air pressure and temperature upstream of the throttle, the cylinder wall surface By giving the temperature, throttle opening, etc., it is possible to calculate the air-fuel mixture combustion speed, combustion temperature, and combustion pressure in the cylinder, and based on the results, exhaust emissions (HC, NOx, smoke), knock intensity , Fuel efficiency and engine output (hereinafter collectively referred to as “evaluation index”). In this numerical simulation, the engine operation state is given as a boundary condition while being gradually changed, and the calculation is repeatedly performed, so that the numerical maps MA1 and MA2 can be automatically created at high speed in place of the actual machine compatibility test.
[0037]
Next, a specific procedure for creating a numerical map will be described. FIG. 3 and FIG. 4 are flowcharts showing a procedure for creating a numerical map according to the present embodiment.
[0038]
First, in step S1, the engine speed RPM is set to the lower limit of the range used by the actual engine 1 (S1), and the throttle opening TA is set to the lower limit of the range used by the actual engine 1 (S1). S2). The intake air amount Ga is calculated based on the engine speed RPM and the throttle opening TA thus set (S3), and the engine load is calculated based on the calculated intake air amount (S4). Further, the air-fuel ratio A / F is set to the lower limit of the range used in the engine 1 (S5), and the fuel injection amount Gf is calculated based on the intake air amount Ga and the air-fuel ratio A / F (S6). After these calculations, the ignition timing is set to the lower limit of the range used in the engine 1 (S7).
[0039]
Based on the above set values, the combustion speed, the combustion temperature and the combustion pressure of the mixture in the cylinder are calculated (S8), and the evaluation index is calculated (S9). After calculating the evaluation indices, it is determined whether the evaluation indices satisfy the respective design target values in the order of exhaust emission, knock intensity, and fuel efficiency (S10 to S13). As a result, when each evaluation index does not satisfy the design target value, it is determined whether or not the ignition timing has reached the upper limit value used in the actual engine 1 (S14). If it is determined that the ignition timing has not reached the upper limit, the ignition timing is increased by ΔSOI (S15), and the process returns to step S8 to perform the calculation again.
[0040]
On the other hand, if it is determined in step S14 that the ignition timing has reached the upper limit used in the engine 1, it is determined whether the air-fuel ratio has reached the upper limit used in the engine 1 (S16). As a result, when it is determined that the air-fuel ratio has reached the upper limit, the design target value of the evaluation index is changed (S17), and the process returns to step S1 to perform the calculation again. On the other hand, if it is determined in step S16 that the air-fuel ratio has not reached the upper limit, the air-fuel ratio is increased by ΔA / F (S18), and the flow returns to step S6 to perform the calculation again.
[0041]
This process is repeated, and if it is determined that both the ignition timing and the air-fuel ratio have not reached the upper limit values used in the engine and the target values of any of the evaluation indices have been satisfied, the engine which is the most important evaluation index is used. It is determined whether the output is maximum (S19). As a result, when it is determined that the engine output is not the maximum, the process returns to step S14, and again determines whether or not the ignition timing is at the upper limit, and the above processing is repeated.
[0042]
On the other hand, when it is determined that the engine output is the maximum, the fuel injection amount, the ignition timing, and the engine output at this time are stored (S20). After each numerical value is stored in this way, it is determined whether the air-fuel ratio has reached the upper limit value used in the engine 1 (S21). As a result, if the air-fuel ratio has not reached the upper limit, the air-fuel ratio is changed by adding ΔA / F to the air-fuel ratio (S22). Then, the process returns to step S6 to perform the process again. On the other hand, when it is determined that the air-fuel ratio has reached the upper limit, the engine speed, the fuel injection amount at the engine load, and the ignition timing set at this time are determined as a map (S23). After determining the map of the fuel injection amount and the ignition timing in this way, it is determined whether or not the throttle opening has reached the upper limit of the engine 1 (S24). As a result, when it is determined that the throttle opening has not reached the upper limit value, the throttle opening is changed to increase the throttle opening by ΔTA (S25), and the process returns to step S3 to perform the calculation again. On the other hand, if it is determined that the throttle opening has reached the upper limit, it is determined whether the engine speed has reached the upper limit used in the engine 1 (S26). As a result, if the engine speed has not reached the upper limit, the engine speed is changed by increasing the engine speed by ΔRPM (S27), and the process returns to step S2 to perform the calculation again. On the other hand, when it is determined that the engine speed has reached the upper limit, the creation of the numerical map is completed.
[0043]
Thus, the numerical maps MA1 and MA2 shown in FIG. 2 are created by the numerical simulation. Thus, the numerical maps MA1 and MA2 stored in the ECU 30 are created by numerical simulation. Therefore, a numerical map of engine control parameters can be automatically created at high speed by a numerical simulation simulating an internal combustion engine without performing an actual machine compatibility test.
[0044]
Note that, in the present embodiment, the engine speed, the intake air pressure and the throttle opening are used as examples of the engine operating state, and the fuel injection amount and the ignition timing are used as examples of the engine control parameters. The engine control parameters are not limited to these, and other engine operating conditions or engine control parameters may be used. Further, in the present embodiment, exhaust emissions (HC, NOx, smoke), knock intensity, fuel efficiency, and engine output are used as evaluation indices, but the evaluation indices are not limited to these. Further, in the present embodiment, the engine output is used as the most important evaluation index, but another evaluation index may be used.
[0045]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an overall configuration diagram of the internal combustion engine including the control device according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, in the hardware configuration of the present embodiment, the throttle actuator 50 is provided while the ISC passage 5 and the ISC control valve 6 shown in FIG. 1 are not provided. A throttle pedal operation amount sensor 51 is attached to the throttle pedal P.
[0046]
The throttle actuator 50 and the throttle pedal operation amount sensor 51 are each electrically connected to the ECU 52. The throttle pedal operation amount sensor 51 detects the operation amount of the throttle pedal P operated by the driver, and outputs the detected throttle pedal operation amount to the ECU 52. The ECU 52 calculates the required torque from the throttle pedal operation amount, and drives the throttle actuator 50 attached to the throttle valve so as to realize the calculated required torque amount. In the present embodiment, the ISC passage 5 and the ISC control valve 6 are not provided, but may be provided.
[0047]
The ECU 52 includes an interface 53, a ROM 54, and a CPU 55. The ROM 54 stores numerical maps MA3, MA4, and MA5 created by the numerical simulation device 40, as shown in FIG. The numerical map MA3 relates to the optimum value of the fuel injection amount Gf derived from the target torque Trq and the engine speed RPM. The numerical map MA4 relates to the optimum value of the target throttle opening TA 'derived from the intake air amount Ga and the engine speed RPM. Further, the numerical map MA5 relates to the optimum value of the ignition timing SOI derived from the intake air amount Ga and the engine speed RPM. The numerical maps MA3, MA4, and MA5 can be obtained by following a procedure similar to the procedure shown in FIGS. 3 and 4 in the first embodiment.
[0048]
Further, the CPU 55 includes a target torque calculation unit 55A, a target intake air amount calculation unit 55B, and an engine control parameter calculation unit 55C. To the target torque calculation unit 55A, the engine speed RPM from the crank angle sensor 29 and the throttle pedal operation amount TP from the throttle pedal operation amount sensor 51 are output. The target intake air amount calculation unit 55B includes an intake air pressure Pa output from the intake air pressure sensor 8 output via the engine control parameter calculation unit 55C, a throttle opening TA output from the throttle opening sensor 4, Each signal of the throttle pedal operation amount TP output from the throttle pedal operation amount sensor 51 is output via the engine control parameter calculation unit 55C. The engine control parameter calculation unit 55C performs calculations using the numerical maps MA3, MA4, and MA5 stored in the ROM 32 to determine the optimal fuel injection amount 34, ignition timing 35, and target throttle opening 56 for the engine operating state. Is calculated. These are signalized and output to the injector 16, the igniter 26, and the throttle actuator 50, respectively. In the present embodiment, the throttle pedal operation amount of the driver is detected by the throttle pedal operation amount sensor 51, and the detected throttle pedal operation amount is output to the ECU 52. The ECU 52 calculates the required torque amount from the output throttle pedal operation amount, and drives the throttle actuator 50 attached to the throttle valve 3 so as to realize the calculated required torque amount.
[0049]
In the present embodiment described above, the engine 1 is controlled by the ECU 52. The target torque calculation unit 55A in the ECU 52 stores a numerical map indicating a target torque relationship between a predetermined throttle pedal operation amount TP and the engine speed RPM. The target torque calculation unit 55A calculates a target torque Trq based on the engine speed RPM output from the crank angle sensor 29 and the throttle pedal operation amount TP output from the throttle pedal operation amount sensor 51. The calculated target torque Trq is output to engine control parameter calculation section 55C.
The engine control parameter calculation unit 55C outputs signals of the throttle pedal operation amount TP, the throttle opening TA, and the intake air pressure Pa from the throttle pedal operation amount sensor 51, the throttle opening sensor 4, and the intake air pressure sensor 8, respectively. Is done. These signals are output to the target intake air amount calculation unit 55B through the engine control parameter calculation unit 55C. The target intake air amount calculation unit 55B calculates the intake air amount Ga based on these detected values, converts it into a signal, and outputs the signal to the engine control parameter calculation unit 33C. In the engine control parameter calculation unit 55C, the numerical maps MA3, MA4, and MA5 are extracted from the ROM 54. Here, the numerical map MA3 is a numerical map showing the relationship between the predetermined target torque Trq and the optimum value of the fuel injection amount Gf with respect to the engine speed RPM. The numerical map MA4 is a numerical map showing a relationship between a predetermined intake air amount Ga and an optimum value of the target throttle opening degree TA 'with respect to the engine speed RPM. The numerical map MA5 is a numerical map showing a relationship between a predetermined intake air amount Ga and an optimum value of the ignition timing SOI with respect to the engine speed RPM. Therefore, the optimum value of the fuel injection amount Gf can be determined by applying the target torque Trq and the engine speed RPM to the numerical map MA3 in the engine control parameter calculation unit 55C. Further, by applying the intake air amount Ga and the engine speed RPM to the numerical value map MA4, the optimum value of the target throttle opening TA 'can be obtained. Further, the optimum value of the ignition timing SOI can be obtained by applying the intake air amount Ga and the engine speed RPM to the numerical value map MA5. Thus, the optimum fuel injection amount 34, ignition timing 35, and target throttle opening 56 for the detected operating state can be obtained. By outputting the fuel injection amount 34 to the injector 16, the ignition timing 35 to the igniter 26, and the target throttle opening 56 to the throttle actuator 50, the responsiveness of the engine and the air-fuel ratio controllability can be improved.
[0050]
At this time, the numerical maps MA3, MA4, and MA5 of the optimum values of the engine control parameters stored in the ROM 54 of the ECU 52 according to the present embodiment are obtained by numerical simulation. For this reason, in the present embodiment, it is not necessary to perform the actual machine conformity test, so that it is possible to appropriately prevent the development period from increasing and the cost from increasing.
[0051]
Note that the engine operating state and the engine control parameters in the present embodiment are not necessarily limited to the above embodiment, and other operating states or engine control parameters can be used.
[0052]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is an overall configuration diagram of the internal combustion engine including the control device according to the third embodiment. As shown in FIG. 7, in the hardware configuration of the present embodiment, an intake variable valve timing mechanism 60 is attached to the intake valve operating mechanism 23, and an intake variable valve lift mechanism 61 is attached to the intake valve 21. Further, an exhaust variable valve timing mechanism 62 is attached to the exhaust valve operating mechanism 24, and an exhaust variable valve lift amount mechanism 63 is attached to the upper end of the exhaust valve 22. Of these, the intake variable valve timing mechanism 60 and the exhaust variable valve timing mechanism 62 can adjust the valve timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 respectively. Further, the intake variable valve lift amount mechanism 61 and the exhaust variable valve lift amount mechanism 63 can adjust the valve lift amounts of the intake valve 21 and the exhaust valve 22, respectively. It should be noted that the valve timing and valve lift of the intake / exhaust valves 21 and 22 may be configured such that only a part thereof changes. The variable valve timing mechanisms 60, 62 and the variable valve lift mechanisms 61, 63 are electrically connected to the ECU 64.
[0053]
The ECU 64 includes an interface 65, a ROM 66, and a CPU 67. The ROM 66 stores numerical maps MA1, MA2, MA6, and MA7 created by the numerical simulation device 40, as shown in FIG. The numerical maps MA1 and MA2 are the same as those in the first embodiment.
The numerical map MA6 relates to the optimum value of the intake / exhaust valve timing VT derived from the engine load KL and the engine speed RPM. The numerical map MA7 relates to the optimum value of the intake / exhaust valve lift amount VL derived from the engine load KL and the engine speed RPM. These numerical maps MA1, MA2, MA6, and MA7 can be obtained by following a procedure similar to the procedure shown in FIGS. 3 and 4 in the first embodiment.
[0054]
Further, the CPU 67 includes an intake air amount calculation section 67A, an engine load calculation section 67B, and an engine control parameter calculation section 67C. The intake air amount calculator 67A and the engine load calculator 67B have the same configuration as in the first embodiment. The engine control parameter calculation unit 67C performs calculations using the numerical maps MA1 and MA2 stored in the ROM 66 in the same manner as in the first embodiment to obtain the optimum fuel injection amount 34 and ignition The timing 35 is calculated, converted into a signal, and output to the injector 16 and the igniter 26. At the same time, calculations are performed using the numerical maps MA6 and MA7 stored in the ROM 66, and the optimum intake / exhaust valve timing 68 and intake / exhaust valve lift 69 for the engine operating state are calculated and signalized. The output is output to the variable valve timing mechanisms 60 and 62 and the variable valve lift mechanisms 61 and 63.
[0055]
In the present embodiment described above, the intake air amount is calculated by the intake air amount calculation unit 67A, and the engine load KL is calculated and signalized by the engine load calculation unit 67B, similarly to the first embodiment. Is output to the engine control parameter calculator 67C. In the engine control parameter calculation section 67C, the numerical maps MA1 and MA2 are extracted from the ROM 66. The fuel injection amount 34 and the ignition timing SOI are obtained from these numerical maps MA1 and MA2, and are signalized and output to the injector 16 and the igniter 26, respectively.
[0056]
In the engine control parameter calculation section 67C, the numerical maps MA6 and MA7 are also extracted from the ROM 66. Here, the numerical map MA6 is a numerical map showing a relationship between a predetermined engine load KL and an optimum value of the intake / exhaust valve timing VT with respect to the engine speed RPM. The numerical map MA7 is a numerical map showing a relationship between a predetermined engine load KL and an optimum value of the intake / exhaust valve lift amount VL with respect to the engine speed RPM. Therefore, the optimum value of the intake / exhaust valve timing VT can be obtained by applying the engine load KL and the engine speed RPM to the numerical map MA6 in the engine control parameter calculation section 67C. Further, by applying the engine load KL and the engine speed RPM to the numerical map MA7, the optimum value of the intake / exhaust valve lift amount VL can be obtained. Thus, the optimal intake / exhaust valve timing 68 and intake / exhaust valve lift amount 69 for the detected operating state can be obtained. Therefore, the intake / exhaust valve timing and the intake / exhaust valve lift amount can be set to optimum values, so that it is possible to improve output torque at high rotation speed, reduce rotation fluctuation at low rotation speed, and improve output torque. Can be.
[0057]
At this time, the numerical maps MA1, MA2, MA6, and MA7 of the optimal values of the engine control parameters stored in the ROM 66 of the ECU 64 according to the present embodiment have been obtained by numerical simulation. For this reason, since it is not necessary to perform a real machine conformity test for obtaining a numerical map, it is possible to suitably prevent a prolonged development period and an increase in cost.
[0058]
In this embodiment, the valve timings of the intake and exhaust valves, the valve lifts of the intake and exhaust valves, and their numerical maps are collectively described. Optimum valve timing and valve lift for the valve are usually different. Therefore, in an actual engine, it is preferable to determine the values as separate values and numerical maps.
Further, the engine operating state and the engine control parameters in the present embodiment are not necessarily limited to these, and the present invention can be similarly implemented using other engine operating states or engine control parameters.
[0059]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine including the control device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 9, in the hardware configuration of the present embodiment, as compared with the first embodiment, like the second embodiment, the ISC passage 5 and the ISC control valve 6 shown in FIG. , A throttle actuator 50 is provided. A throttle pedal operation amount sensor 51 is attached to the throttle pedal P. Further, as in the third embodiment, an intake variable valve timing mechanism 60 is attached to the intake valve operating mechanism 23, and an intake variable valve lift amount mechanism 61 is attached to the intake valve 21.
Further, an exhaust variable valve timing mechanism 62 is attached to the exhaust valve operating mechanism 24, and an exhaust variable valve lift amount mechanism 63 is attached to the upper end of the exhaust valve 22. The throttle actuator 50 and the throttle pedal operation amount sensor 51, and the variable valve timing mechanisms 60 and 62 and the variable valve lift amount mechanisms 61 and 63 are electrically connected to the ECU 70, respectively.
[0060]
The ECU 70 includes an interface 71, a ROM 72, and a CPU 73. Among them, the ROM 72 stores numerical maps MA10 to MA14 created by the numerical simulation device 40, as shown in FIG. Numerical maps MA10 to MA12 are the same as numerical maps MA3 to MA5 in the second embodiment, and numerical maps MA13 and MA14 are the same as numerical maps MA6 and MA7 in the third embodiment, respectively. Things.
[0061]
The CPU 73 includes a target torque calculator 73A, a target intake air amount calculator 73B, and an engine control parameter calculator 73C. The target torque calculation unit 73A and the target intake air amount calculation unit 73B have the same configuration as in the second embodiment. The engine control parameter calculation unit 73C performs calculations using the numerical maps MA10 to MA13 stored in the ROM 72 in the same manner as in the second embodiment to obtain the optimum fuel injection amount 34 and ignition timing 35 for the engine operating state. , And the target throttle opening 56 are calculated and signalized and output to the injector 16, the igniter 26, and the throttle actuator 50. At the same time, similarly to the third embodiment, calculations are performed using the numerical maps MA12 and MA13 stored in the ROM 72, and the optimal intake / exhaust valve timing 68 and intake / exhaust valve lift for the engine operating state are calculated. The variable 69 is calculated, converted into a signal, and output to the variable valve timing mechanisms 60 and 62 and the variable valve lift mechanisms 61 and 63.
[0062]
In the present embodiment described above, similarly to the second embodiment, the target torque Trq is calculated by the target torque calculation unit 73A, and the intake air amount Ga is calculated by the target intake air amount calculation unit 73B. In the engine control parameter calculation unit 73C, the numerical maps MA10 to MA12 are extracted from the ROM 72. The fuel injection amount Gf, the target throttle opening TA ′, and the ignition timing SOI are obtained from these numerical maps MA10 to MA12, and are signalized and output to the injector 16, the igniter 26, and the throttle actuator 50. Thus, the responsiveness and the air-fuel ratio controllability of the engine can be improved.
[0063]
In the engine control parameter calculation unit 73C, the numerical maps MA13 and MA14 are also extracted from the ROM 72. The optimal values of the intake / exhaust valve timing VT and the intake / exhaust valve lift amount VL are obtained from these numerical maps MA13, MA14 in the same manner as in the third embodiment, and are signalized, respectively, to form variable valve timing mechanisms 60, 62. , And the variable valve lift mechanisms 61 and 63. In this way, it is possible to achieve both improvement of the output torque at the time of high rotation, reduction of rotation fluctuation at the time of low rotation, and improvement of the output torque.
[0064]
At this time, the maps MA10 to MA14 of the optimum values of the engine control parameters stored in the ROM 72 of the ECU 70 according to the present embodiment are all obtained by numerical simulation. For this reason, since it is not necessary to perform a real machine conformity test for obtaining a numerical map, it is possible to suitably prevent a prolonged development period and an increase in cost.
[0065]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as compared with the first embodiment, the hardware configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, and the configuration of the ECU as a control device is different. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the control device according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the ECU 80 according to the present embodiment includes a ROM 81 and a CPU. The ROM 81 stores numerical simulation software 81A, which is a numerical simulation device for simulating an internal combustion engine, and an engine performance target value 81B. The numerical simulation software 81A calculates engine control parameters so as to satisfy the engine performance target value 81B with reference to the engine performance target value 81B, using a predetermined engine operating state as an initial condition and a boundary condition. . The numerical simulation unit 81A can be a so-called one-dimensional or three-dimensional model described above. Alternatively, a simple model method of calculating engine control parameters using an algebraic expression obtained as a result of an actual machine test using the engine operating state as a variable or the one-dimensional or three-dimensional modeling may be used. By using such a simple model method, the calculation load on the CPU 82 can be reduced.
[0066]
The CPU 82 includes a crank angle sensor 29. The throttle opening sensor 4 and the intake air pressure sensor 8 are connected respectively. The crank angle sensor 29, the throttle opening sensor 4, and the intake air pressure sensor 8 output operating states such as a signaled engine speed RPM, throttle opening TA, and intake air pressure Pa, respectively. The CPU 82 reads numerical simulation software 81A and an engine performance target value 81B, respectively. In the CPU 82, the engine control parameters are calculated by the numerical simulation software 81A in the engine control parameter calculation unit 82A, and the optimum fuel injection amount 34 and the ignition timing 35 are calculated.
[0067]
The calculated fuel injection amount 34 and ignition timing 35 are signalized and output to the injector 16 and the igniter 26, respectively.
[0068]
Next, a method of determining engine control parameters by numerical simulation performed by the CPU 82 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the engine operation state is the engine speed, the throttle opening, and the intake air pressure Pa, and the engine control parameters are the fuel injection amount and the ignition timing.
[0069]
First, the CPU 82 temporarily determines the fuel injection amount and the ignition timing based on the engine speed RPM, the throttle opening TA, and the intake air pressure Pa input to the engine control parameter calculation unit 82A (S31). Based on the tentative determination, a numerical simulation simulating the internal combustion engine read from the ROM 81 is performed to calculate a combustion speed, a combustion temperature, and a combustion pressure in the cylinder (S32). Next, an evaluation index (exhaust emission, knock intensity, fuel efficiency, and engine output) is calculated based on the obtained combustion speed, combustion temperature, and combustion pressure (S33). Then, it is determined whether or not the obtained evaluation index satisfies a predetermined target value. First, it is determined whether the exhaust emission is equal to or less than the target value (S34). If the exhaust emission is equal to or less than the target value, it is determined whether the knock intensity is equal to or less than the target value (S35). As a result, if the knock intensity is equal to or less than the target value, it is determined whether the fuel efficiency is equal to or less than the target value (S36). If the fuel efficiency is equal to or lower than the target value, it is determined whether the engine output is equal to or higher than the target value (S37). In the determination of these evaluation indices (S34 to S37), if any one of the exhaust emission, knock intensity, fuel efficiency, and engine output is not satisfied, an engine control parameter to be corrected is selected (S38). After selecting the engine control parameter to be corrected, the engine control parameter is corrected (S39), and the process returns to step S32 to calculate the combustion speed, the combustion temperature, and the combustion pressure. This process is repeated, and when the engine output becomes equal to or higher in step S37, the fuel injection amount and the ignition timing are calculated based on these engine control parameters (S40). Then, as shown in FIG. 11, the calculated fuel injection amount 34 and ignition timing 35 are signalized and output to the injector 16 and the igniter 26, respectively.
[0070]
As described above, by using the control device according to the present embodiment, it is not necessary to perform an actual machine conformity test, and it is not necessary to create a numerical map of each engine control parameter in advance. As a result, the vehicle development period can be further shortened, and the cost can be reduced.
[0071]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, as compared with the second embodiment, the hardware configuration is the same as that shown in FIG. 5, and the configuration of the ECU as a control device is different. As shown in FIG. 13, the ECU 86 according to the present embodiment includes a ROM 87 and a CPU 88. The ROM 87 stores numerical simulation software 87A for simulating an internal combustion engine and an engine performance target value 87B. The numerical simulation software 87A is similar to the numerical simulation software 81A in the fifth embodiment, and performs numerical simulation with reference to the engine performance target value 87B. At that time, a method using a one-dimensional model, a three-dimensional model, or the above-described simple model can be used.
[0072]
The CPU 88 is connected to the crank angle sensor 29, the throttle pedal operation amount sensor 51, the throttle opening degree sensor 4, and the intake air pressure sensor 8. From the crank angle sensor 29, the throttle pedal operation amount sensor 51, the throttle opening degree sensor 4, and the intake air pressure sensor 8, the engine speed RPM, the throttle pedal operation amount TP, the throttle opening degree TA, and the suction, respectively, are signalized. The air pressure Pa is output. Further, the CPU 88 includes a target torque calculation unit 88A and an engine control parameter calculation unit 88B using numerical simulation software. As in the second embodiment, the engine speed RPM from the crank angle sensor 29 and the throttle pedal operation amount TP from the throttle pedal operation amount sensor 51 are output to the target torque calculation unit 88A. Then, a target torque Trq is calculated based on the engine speed RPM and the throttle pedal operation amount TP. The engine control parameter calculation unit 88B calculates the engine control parameters by the numerical simulation software 87A read from the ROM 87, and calculates the optimum fuel injection amount 34, ignition timing 35, and target throttle opening 56. The calculated fuel injection amount 34, ignition timing 35, and target throttle opening 56 are each converted into a signal and output to the injector 16, the igniter 26, and the throttle actuator 50.
[0073]
Next, a method of determining engine control parameters by numerical simulation performed by the CPU 88 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the engine operation state is the engine speed, the throttle pedal operation amount, the throttle opening, and the intake air pressure, and the engine control parameters are the fuel injection amount, the ignition timing, and the target throttle opening.
[0074]
As a stage prior to determining the engine control parameters, the target torque calculator 88A calculates a target torque from the engine speed RPM and the throttle pedal operation amount TP, and outputs the target torque to the engine control parameter calculator 88B.
[0075]
Next, the method for determining the engine control parameters will be described. First, the target torque Trq input to the engine control parameter calculation unit 88B and the engine performance target value 87B read from the ROM 87 are referred to, and the engine control parameters are determined. Is calculated, and the target throttle opening, the fuel injection amount, and the ignition timing are provisionally determined (S41). In this calculation, the throttle pedal operation amount TP, the throttle opening TA, and the intake air pressure Pa output from the throttle pedal operation amount sensor 51, the throttle opening sensor 4, and the intake air pressure sensor 8 are set as the initial condition and the boundary condition.
[0076]
Next, based on the provisional determination, a numerical simulation is performed to simulate the internal combustion engine read from the ROM 87, and the combustion speed, combustion temperature, and combustion pressure in the cylinder are calculated (S42). Next, an evaluation index (output torque, exhaust emission, knock intensity, and fuel efficiency) is calculated based on the obtained combustion speed, combustion temperature, and combustion pressure (S43). Then, it is determined whether or not the obtained evaluation index satisfies a predetermined target value. First, it is determined whether the output torque matches the target torque (S44). As a result, when the output torque matches the target torque, it is determined whether the exhaust emission is equal to or less than the target value (S45).
[0077]
Subsequently, when the exhaust emission is equal to or less than the target value, it is determined whether the knock intensity is equal to or less than the target value (S46). Further, when the knock intensity is equal to or less than the target value, it is determined whether the fuel efficiency is equal to or less than the target value (S47). In the determination of these evaluation indices (S44 to S47), if the output torque, exhaust emission, knock intensity, and fuel efficiency do not satisfy the target values, an engine control parameter to be corrected is selected (S48). After selecting the engine control parameter to be corrected, the engine control parameter is corrected (S49), and the process returns to step S42 to calculate the combustion speed, combustion, temperature, and combustion pressure.
[0078]
This process is repeated, and if the fuel efficiency becomes equal to or less than the target value in step S47, the target throttle opening, the fuel injection amount, and the ignition timing are calculated based on these engine control parameters (S50). Then, as shown in FIG. 13, the calculated fuel injection amount 34, ignition timing 35, and target throttle opening 56 are signalized and output to the injector 16, the igniter 26, and the throttle actuator 50. Thus, the target torque Trq can be realized by controlling the drive of the injector 16, the igniter 26, and the throttle actuator 50. Then, an engine output torque corresponding to the engine operation request from the driver can be obtained, and the responsiveness and the air-fuel ratio controllability of the engine can be improved.
[0079]
As described above, by using the control device according to the present embodiment, it is not necessary to perform an actual machine conformity test, and it is not necessary to create a numerical map of each engine control parameter in advance. As a result, the vehicle development period can be further shortened, and the cost can be reduced.
[0080]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as compared with the third embodiment, the hardware configuration is the same as that shown in FIG. 7, and the configuration of the ECU as a control device is different. As shown in FIG. 15, the ECU 90 according to the present embodiment includes a ROM 91 and a CPU 92. The ROM 91 stores numerical simulation software 91A for simulating an internal combustion engine and an engine performance target value 91B. The numerical simulation software 91A is similar to the numerical simulation software 81A in the fifth embodiment, and performs a numerical simulation with reference to the engine performance target value 92B. At that time, a method using a one-dimensional model, a three-dimensional model, or the above-described simple model can be used.
[0081]
The CPU 92 is connected with the crank angle sensor 29, the throttle opening sensor 4, and the intake air pressure sensor 8, respectively. From these crank angle sensor 29, throttle opening sensor 4 and intake air pressure sensor 8, signalized engine speed RPM, throttle opening TA and intake air pressure Pa are output, respectively. The CPU 92 includes an engine control parameter calculation unit 92A using numerical simulation software. The engine control parameter calculation unit 92A calculates the engine control parameters by numerical simulation software 91A read from the ROM 91, and calculates the optimal fuel injection amount 34, ignition timing 35, intake / exhaust valve timing 68, and intake / exhaust valve lift. The quantity 69 is calculated.
[0082]
In the control device according to the present embodiment having such a configuration, the engine speed RPM, the throttle opening TA, and the intake air pressure Pa are used as the engine operating state. From these engine operating conditions, the engine control parameter calculation unit 92A determines the fuel injection amount 34, the ignition timing 35, the intake / exhaust valve timing 68, and the intake / exhaust valve lift amounts 61 and 63 as engine control parameters. The engine control parameter calculation unit 92A calculates the engine control parameters using numerical simulation software 91A read from the ROM 91 to the CPU 92. The engine control parameter calculation unit 92A sets the engine operation state input to the CPU 92 as the initial condition and the boundary condition, and satisfies the engine performance target value 91B while referring to the engine performance target value 91B read from the ROM 91. Then, the engine control parameters are calculated. The obtained engine control parameters, ie, the fuel injection amount 34, the ignition timing 35, the intake / exhaust valve timing 68, and the intake / exhaust valve lift amount 69 are signalized, respectively, to form the injector 16, the igniter 26, and the variable valve timing. The signals are output to the mechanisms 60 and 62 and the variable valve lift mechanisms 61 and 63.
[0083]
By performing such control, it is possible to achieve both improvement of the output torque at the time of high rotation and reduction of rotation fluctuation and improvement of the output torque at the time of low rotation.
In addition, by using the control device according to the present embodiment, it is not necessary to perform the actual machine compatibility test, and it is not necessary to create a numerical map of each engine control parameter in advance. As a result, the vehicle development period can be further shortened, and the cost can be reduced.
[0084]
In this embodiment, the valve timings of the intake / exhaust valves and the valve lift amounts of the intake / exhaust valves are collectively described. However, both the intake / exhaust valves are optimal for the engine operating state. Valve timing and valve lift differ. Therefore, it is preferable that the value be determined as a separate value in an actual engine.
[0085]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as compared with the fourth embodiment, the hardware configuration is the same as that shown in FIG. 9, and the configuration of an ECU as a control device is different. As shown in FIG. 16, the ECU 95 according to the present embodiment includes a ROM 96 and a CPU 97. The ROM 96 stores numerical simulation software 96A for simulating an internal combustion engine and an engine performance target value 96B. The numerical simulation software 96A is similar to the numerical simulation unit 81 software in the fifth embodiment, and performs numerical simulation with reference to the engine performance target value 96B. At that time, a method using a one-dimensional model, a three-dimensional model, or the above-described simple model can be used.
[0086]
The CPU 97 is connected to the crank angle sensor 29, the throttle pedal operation amount sensor 51, the throttle opening degree sensor 4, and the intake air pressure sensor 8. From these crank angle sensor 29, throttle opening sensor 4 and intake air pressure sensor 8, signalized engine speed RPM, throttle opening TA and intake air pressure Pa are output, respectively.
[0087]
Further, the CPU 97 includes a target torque calculating section 97A and an engine control parameter calculating section 97B by numerical simulation. As in the sixth embodiment, the engine speed RPM from the crank angle sensor 29 and the throttle pedal operation amount TP from the throttle pedal operation amount sensor 51 are output to the target torque calculator 97A. Then, a target torque Trq is calculated based on the engine speed RPM and the throttle pedal operation amount TP.
[0088]
The engine control parameter calculation unit 97B calculates the engine control parameters by numerical simulation software 96A read from the ROM 96, and calculates the optimum fuel injection amount 34, ignition timing 35, target throttle opening 56, intake / exhaust valve timing 68, Then, the intake / exhaust valve lift amount 69 is calculated. The calculated fuel injection amount 34, ignition timing 35, target throttle opening 56, intake / exhaust valve timing, and intake / exhaust valve lift amount 69 are signalized, respectively, to make the injector 16, igniter 26, throttle actuator 50, variable The signals are output to the valve timing mechanisms 60 and 62 and the variable valve lift mechanisms 61 and 63.
[0089]
In the control device according to this embodiment having such a configuration, the engine speed RPM, the throttle pedal operation amount TP, the throttle opening TA, and the intake air pressure Pa are used as the engine operation state. Here, before performing the calculation in the engine control parameter calculating section 97B, the target torque is calculated in the target torque calculating section 97A. The target torque is calculated based on the engine speed RPM output from the crank angle sensor 29 and the throttle pedal operation amount TP output from the throttle pedal operation amount sensor 51, as in the sixth embodiment and the like. The calculated target torque Trq is output to engine control parameter calculation section 97B.
[0090]
In the engine control parameter calculator 97B, the fuel injection amount 34, the ignition timing 35, the target throttle opening 56, the intake / exhaust valve timing 68, and the intake / exhaust valve lift 69 are calculated by the numerical simulation software 96A read from the ROM 96. Is calculated. The engine control parameter calculation section 97B sets the engine operation state input to the CPU 97 as the initial condition and the boundary condition, and satisfies the engine performance target value 91B while referring to the engine performance target value 96B read from the ROM 96. Then, the engine control parameters are calculated. Then, the calculated fuel injection amount 34, ignition timing 35, target throttle opening 56, intake / exhaust valve timing 68, and intake / exhaust valve lift 69 are signalized, and the injector 16, igniter 26. The signals are output to the throttle actuator 50, the variable valve timing mechanisms 60 and 62, and the variable valve lift mechanisms 61 and 63.
[0091]
By performing such control, the responsiveness of the engine and the controllability of the air-fuel ratio can be improved, and at the same time, the output torque at high speeds can be improved, and the rotational fluctuation at low speeds can be reduced and the output torque can be improved. Can be done. Further, it is not necessary to perform the actual machine compatibility test, and it is not necessary to prepare a numerical map of each engine control parameter in advance. As a result, the vehicle development period can be further shortened, and the cost can be reduced.
[0092]
In the fifth to eighth embodiments, the intake air pressure Pa is used as the engine operating state. However, the intake air pressure Pa can be obtained from the intake air temperature, the intake air pressure, and the throttle opening. Since the intake air pressure is the atmospheric pressure, modeling the relationship between the intake air temperature and the throttle opening eliminates the need to use the intake air pressure Pa.
[0093]
Therefore, it is preferable to model the relationship between the intake air temperature and the throttle opening. By modeling the relationship between the intake air temperature and the throttle opening in this way, it is not necessary to provide the intake air pressure sensor 8 in the surge tank 7. Since there is no need to provide the intake air pressure sensor 8, the pressure loss of the surge tank due to the intake air pressure sensor can be eliminated, and the cost of the control device for the internal combustion engine can be reduced.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a numerical map of various engine control parameters stored in the control apparatus for the internal combustion engine is obtained by a numerical simulation without performing an actual machine compatibility test, or By calculating the parameters in real time during engine operation, it is possible to reduce the development period and cost of the internal combustion engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine including a control device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for creating a numerical map according to the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for creating a numerical map according to the first embodiment.
FIG. 5 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine including a control device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a third embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a third embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a fifth embodiment.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure for creating a numerical map according to the fifth embodiment.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a sixth embodiment.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure for creating a numerical map according to the sixth embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a control device according to a seventh embodiment.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a control device according to an eighth embodiment.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 engine, 2 intake passage, 3 throttle valve, 4 throttle opening sensor, 5 ISC passage, 6 ISC control valve, 7 surge tank, 8 intake air pressure sensor, 9 intake air temperature sensor, 10: cylinder block, 11: cylinder head, 12: piston, 13: combustion chamber, 14: intake port, 15: exhaust port, 16: injector, 17: exhaust passage, 18: air-fuel ratio sensor, 19: cooling water passage, 20 engine cooling water sensor, 21 intake valve, 22 exhaust valve, 23 intake valve operating mechanism, 24 exhaust valve operating mechanism, 25 ignition plug, 26 igniter, 27 ignition coil, 28 distributor, 29 ... Crank angle sensor, 30, 52, 64, 70, 80, 86, 90, 95 ... ECU, 31, 53, 65, 71 ... Interface 32, 54, 66, 72, 81, 87, 91, 96 ROM, 33, 55, 67, 73, 82, 88, 92, 97 CPU, 33A intake air amount calculation unit, 33B engine load calculation unit , 33C: engine control parameter calculator, 34: fuel injection amount, 35: ignition timing, 40: numerical simulation device, 50: throttle actuator, 51: throttle pedal operation amount sensor, 55A, 73A, 88A: target torque calculator, 55B, 73B: target intake air amount calculating section, 55C, 67C, 73C: engine control parameter calculating section, 56: target throttle opening, 60: intake variable valve timing mechanism, 61: intake variable valve lift amount mechanism, 62: exhaust Variable valve timing mechanism, 63: variable exhaust valve lift mechanism, 67A: intake air amount calculation unit, 67B: engine Load calculation unit, 68: intake / exhaust valve timing, 69: intake / exhaust valve lift, 81A, 87A, 91A, 96A: numerical simulation software, 81B, 87B, 91B, 96B: engine performance target value, 82A, 88A, 92A, 97B: Engine control parameter calculation unit using numerical simulation software.

Claims

A numerical map of an engine control parameter corresponding to an operating state of the internal combustion engine is stored, and a numerical map of the operating state and the engine control parameter detected by operating state detecting means for detecting an operating state in response to an operation request requested by a driver A control amount of the internal combustion engine with reference to the control device of the internal combustion engine that controls the internal combustion engine based on the obtained control amount,
A control device for an internal combustion engine, wherein the numerical map of the engine control parameters is obtained by a numerical simulation simulating the internal combustion engine.

A target torque calculation unit that calculates a target torque of the internal combustion engine corresponding to the requested operation state requested by a driver,
2. The internal combustion engine is controlled such that an engine output torque of the internal combustion engine becomes the target torque with reference to the target torque calculated by the target torque calculation means and a numerical map of the engine control parameter. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1.

The internal combustion engine wherein a driver requests at least one of a control amount of a valve timing control device that controls a valve timing of a valve and a control amount of a valve lift control device that controls a valve lift amount of the valve in the internal combustion engine. Requested operating state of the engine, obtained by referring to a numerical map of the engine control parameters,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device controls at least one of the valve timing control device and the valve lift amount control device for which a control amount is obtained.

Connected to operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine, and in response to an engine operating request from a driver, causing the operating state detecting means to detect the operating state; determining various engine control parameters; In the control device of the internal combustion engine that controls the required operating state,
A control device for an internal combustion engine, comprising: a numerical simulation device simulating the internal combustion engine for calculating an engine control parameter corresponding to the required operating state.

A target torque calculation unit that calculates a target torque of the internal combustion engine corresponding to the requested operation state requested by a driver,
The internal combustion engine according to claim 4, wherein the internal combustion engine is controlled such that an engine output torque of the internal combustion engine becomes the target torque based on the target torque calculated by the target torque calculation means and the engine control parameter. Engine control device.

The internal combustion engine wherein a driver requests at least one of a control amount of a valve timing control device that controls a valve timing of a valve and a control amount of a valve lift control device that controls a valve lift amount of the valve in the internal combustion engine. Requested operating state of the engine, determined based on the engine control parameters,
The control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein at least one of the valve timing control device and the valve lift control device for which a control amount is obtained is controlled.

The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 6, wherein a relationship between a valve opening of the throttle valve and an intake air pressure is modeled.