JP2007132287A - Device for controlling intake air quantity to internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気管のスロットルのカーボン詰まり度合いに応じて、内燃機関への吸入空気量を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling the amount of intake air to an internal combustion engine in accordance with the degree of carbon clogging in a throttle of an intake pipe.
内燃機関の吸気系において、長年の使用によりスロットルバルブに潤滑油成分や燃焼生成物が付着し、いわゆるカーボン詰まり(デポジット)を生じることが知られている。カーボン詰まりが生じると、スロットルバルブの開口面積が減少するので、スロットル開度に対する吸入空気量が減少する。 In an intake system of an internal combustion engine, it is known that a lubricating oil component or a combustion product adheres to a throttle valve due to long-term use, and a so-called carbon clogging (deposit) is generated. When carbon clogging occurs, the opening area of the throttle valve decreases, so the amount of intake air with respect to the throttle opening decreases.
特許文献1には、カーボン詰まり量による影響に応じて、スロットルバルブ開度を補正する手法が記載されている。この手法によると、内燃機関の回転数制御のためのフィードバック補正量に基づいて、吸気管の詰まり度合いを表す詰まり係数が算出される。この詰まり係数に基づいてスロットルバルブの開度が補正される。
従来の手法によると、フィードバック補正量に基づいて算出される詰まり係数は、吸気管の詰まり度合いの他に、内燃機関および補機負荷などのフリクションによる影響を含んでしまう。したがって、内燃機関および補機負荷などのばらつきによってフリクションが変化する場合、吸気管の詰まり度合いを表す詰まり係数が正確に算出されない可能性がある。 According to the conventional method, the clogging coefficient calculated based on the feedback correction amount includes the influence of friction such as the internal combustion engine and the auxiliary machine load in addition to the degree of clogging of the intake pipe. Therefore, when the friction changes due to variations in the internal combustion engine and the auxiliary machine load, there is a possibility that the clogging coefficient indicating the degree of clogging of the intake pipe may not be accurately calculated.
本発明の目的は、内燃機関や補機のフリクションの影響を受けることなく、吸気管の詰まり度合いを表す詰まり係数を正確に検出できる吸入空気量制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an intake air amount control device that can accurately detect a clogging coefficient representing the degree of clogging of an intake pipe without being affected by friction of an internal combustion engine or an auxiliary machine.
本発明は、吸気管モデルから同定された外乱成分に基づいて吸気管の詰まり度合いを検出し、内燃機関への吸入空気量を制御する装置を提供する。この装置は、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、内燃機関に備わるスロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、内燃機関の吸気管をモデル化し、該モデルの外乱成分を同定する同定手段と、同定された外乱成分に基づいて、内燃機関の吸気管の詰まり度合いを表す詰まり係数を算出する詰まり係数算出手段と、を備える。この装置は、詰まり係数に基づいて、スロットル弁の開度を調整する。 The present invention provides an apparatus for detecting the degree of clogging of an intake pipe based on a disturbance component identified from an intake pipe model and controlling the amount of intake air to the internal combustion engine. This device models an intake air amount detection means for detecting an intake air amount, a throttle valve opening degree detection means for detecting an opening degree of a throttle valve provided in the internal combustion engine, and an intake pipe of the internal combustion engine. An identifying means for identifying the component; and a clogging coefficient calculating means for calculating a clogging coefficient representing the degree of clogging of the intake pipe of the internal combustion engine based on the identified disturbance component. This device adjusts the opening of the throttle valve based on the clogging coefficient.
この発明によれば、吸気管に印加されるカーボン詰まりなどの外乱成分を同定し、この同定された外乱成分に基づいて詰まり係数を算出する。したがって、内燃機関および補機負荷などのばらつきによってフリクションが変化しても、吸気管の詰まり度合いを表す詰まり係数を正確に検出することができる。 According to the present invention, disturbance components such as carbon clogging applied to the intake pipe are identified, and a clogging coefficient is calculated based on the identified disturbance components. Therefore, even if the friction changes due to variations in the internal combustion engine and auxiliary equipment load, the clogging coefficient representing the degree of clogging of the intake pipe can be accurately detected.
また、本発明の一実施形態によると、この装置は、内燃機関の運転環境に基づいて、同定された外乱成分を補正する補正手段と、補正された外乱成分と基準値との偏差を表す同定パラメータを求める手段と、をさらに備える。詰まり係数算出手段は、同定パラメータに基づいて詰まり係数を算出する。これにより、同定手段で同定された外乱成分が、大気圧や吸気温度の変化によって変動しないように補正されるので、吸気管の詰まり度合いを表す詰まり係数を正確に検出することができる。 According to an embodiment of the present invention, the apparatus includes a correction unit that corrects the identified disturbance component based on the operating environment of the internal combustion engine, and an identification that represents a deviation between the corrected disturbance component and the reference value. And a means for obtaining a parameter. The clogging coefficient calculating means calculates the clogging coefficient based on the identification parameter. As a result, the disturbance component identified by the identifying means is corrected so as not to fluctuate due to changes in atmospheric pressure or intake air temperature, so that the clogging coefficient representing the degree of clogging of the intake pipe can be accurately detected.
次に図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。図1は、内燃機関のアイドル回転数制御装置の全体的な構成を示すブロック図である。エンジン10は、たとえば4気筒の自動車エンジンである。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an idle speed control device for an internal combustion engine. The
吸気管12にはスロットル弁14が配置されている。スロットル弁14は、電子制御装置(Electronic Control Unit、以下「ECU」という)60からの制御信号に応じてアクチュエータ18によって駆動される。ECU60は、図に示さないアクセルペダル開度センサからの出力に応じて、スロットル弁14の開度を制御する制御信号をアクチュエータ18に送る。この方式は、ドライブバイワイヤ方式(Drive By Wire、以下「DBW」という)と呼ばれている。DBW式のスロットル弁の制御において、アクセルペダル開度が0の場合には、ECUはエンジンがアイドル回転数を維持できるような吸入空気量を得られるスロットル開度となるように、アクチュエータ18に制御信号を送る。
A
スロットル弁14の近くにスロットル弁開度センサ20が設けられており、スロットル開度θTHに応じた信号を出力する。
A throttle
代替的に、上記DBW式のスロットル弁14の代わりに、機械式のスロットル弁を用いてもよい。このスロットル弁は、ワイヤ16をアクセルペダルに接続しており、アクセルペダルにより直接的に開度を制御する。この場合、スロットル弁をバイパスする通路(図示せず)が設けられ、このバイパス通路にECU60からの制御信号に応じて開閉駆動される電磁バルブ(図示せず)が設けられる。エンジンがアイドル状態では、スロットル弁は全閉となり、電磁バルブの開度を制御することにより、エンジンへの吸入空気量を調整することができる。
Alternatively, a mechanical throttle valve may be used instead of the
スロットル弁14とエンジン10の吸気弁との間に、気筒ごとに燃料噴射弁24が設けられている。燃料噴射弁24は、燃料ポンプ(図示せず)に接続され、該燃料ポンプを介して燃料タンク(図示せず)から燃料の供給を受ける。燃料噴射弁24は、ECU60からの制御信号に従って駆動される。
A
吸気管12のスロットル弁14の上流側にはエアフローメータ17が設置されている。エアフローメータ17は、吸入空気量を示す電気信号をECU60に出力する。
An
吸気管12のスロットル弁14の下流には吸気管圧力センサ32および吸気温センサ34が備えられ、それぞれ吸気管内絶対圧PBおよび吸気温TAを示す電気信号を出力する。
An intake
エンジン10のカムシャフトまたはクランクシャフトの付近に気筒判別センサ(CYL)40が設けられており、たとえば第1気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号CYLを出力する。また、TDCセンサ42およびクランク角センサ(CRK)44が備えられており、前者は、各気筒のピストン上死点(TDC)位置に関連した所定のクランク角度位置でTDC信号を出力し、後者は、TDC信号よりも周期の短いクランク角度(たとえば30度)でCRK信号を出力する。
A cylinder discrimination sensor (CYL) 40 is provided in the vicinity of the camshaft or crankshaft of the
エンジン10には排気管46が接続されている。燃焼によって生じた排出ガスは触媒装置50で浄化され、外部に排出される。触媒装置50の上流には広域空燃比(LAF)センサ52が設けられ、リーンからリッチにわたる広範囲において排出ガス中の酸素濃度に比例する信号を出力する。
An
自動車の車輪を駆動するドライブシャフトの付近に車速センサ54が配置され、ドライブシャフトの所定回転ごとに信号を出力する。また、車両には大気圧センサ56が設けられ、大気圧に応じた信号を出力する。
A
これらのセンサの出力は、ECU(電子制御装置)60に送られる。ECU60は、マイクロコンピュータで構成されており、演算を行うプロセッサCPU60a、制御プログラムおよび各種データのリスト、テーブルを格納するROM60b、およびCPU60aによる演算結果などを一時記憶するRAM60cを有する。各種センサの出力は、ECU60の入力インタフェース60dに入力される。入力インタフェース60dは、入力信号を整形して電圧レベルを修正する回路、およびアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器を備えている。
Outputs of these sensors are sent to an ECU (electronic control unit) 60. The ECU 60 is constituted by a microcomputer, and includes a
CPU60aは、クランク角センサ44からのCRK信号をカウンタでカウントしてエンジン回転数NEを検出し、また、車速センサ54からの信号をカウントして車両の走行速度VPを検出する。CPU60aは、ROM60bに格納されたプログラムに従って演算を実行し、出力インタフェース60eを介して燃料噴射弁24、スロットル弁・アクチュエータ18などに駆動信号を送る。
The
図2は、本願発明の一実施形態に従う吸入空気量制御装置の機能ブロック図である。 FIG. 2 is a functional block diagram of the intake air amount control device according to one embodiment of the present invention.
フィードバック制御部71は、アイドル運転中にエンジン回転数を目標回転数に収束させるようにスロットル弁の開度を制御するフィードバック制御を実施する。フィードバック制御部71は、スロットル弁の開度を制御するための制御量ICMDTHを算出する。この算出は、たとえば、式(1)に従って行われる。
The
ICMDTH = (IFB+ILOAD)×KIPA + IPA (1)
ここで、IFBは、エンジン回転数が目標回転数と一致するように設定される修正項であり、例えばPID制御などの従来のフィードバック制御手法を用いて算出される。ILOADはエンジンに加わる電気負荷、空調装置のコンプレッサ負荷、パワーステアリング負荷、自動変速機がインギヤかどうかに応じて設定される負荷補正項である。KIPAおよびIPAは、それぞれ、大気圧に応じて設定される補正係数および補正項である。
ICMDTH = (IFB + ILOAD) x KIPA + IPA (1)
Here, IFB is a correction term set so that the engine speed matches the target speed, and is calculated using a conventional feedback control method such as PID control, for example. ILOAD is an electric load applied to the engine, a compressor load of the air conditioner, a power steering load, and a load correction term set in accordance with whether the automatic transmission is in gear. KIPA and IPA are a correction coefficient and a correction term set according to the atmospheric pressure, respectively.
外乱同定部72は、過去の吸入空気量および過去のスロットル開度から現在の吸入空気量を推定する吸気管12のモデルに基づいて、カーボン詰まりなどの外乱成分の影響を表す同定値DFILを算出する。同定値DFILは、吸気管モデルにおいて、外乱成分の影響による吸入空気量の減少を表現するためのパラメータであり、外乱成分に応じた負の値をとる。同定値DFILは、外乱成分の影響が大きくなるほど負方向に増大するよう更新され、吸気管モデルが吸入空気量を少なく推定するように働く。本実施形態では、外乱同定部72は、逐次型同定アルゴリズムを用いて外乱成分を同定する適応外乱オブザーバである。外乱同定部72における処理の詳細については、図4乃至図6を参照して後述する。
The
同定値補正部73は、環境条件に応じて同定値を補正する。大気圧や吸気温度などの環境条件が異なるとき、体積効率が変化するので吸入空気量とスロットル開度との相関関係が崩れる。このため、吸入空気量およびスロットル開度に基づいて外乱同定部72で算出される同定値DFILが、環境条件に応じて変動する。同定値DFILは、カーボン詰まりなどによる吸気管の詰まり度合いを表すパラメータなので、外部環境によって変化しないことが望ましい。したがって、本実施形態では大気圧および吸気温度に応じた環境補正係数を用いて、同定値DFILの補正を行い、補正された同定値DTAPAを算出する。
The identification
同定パラメータ算出部74は、同定値補正部73で補正された同定値DTAPAから、同定パラメータDFTHFを算出する。同定パラメータDFTHFは、吸気管の詰まり度合いを表す。
The identification
同定値補正部73および同定パラメータ算出部74における処理の詳細については、図8乃至図11を参照して後述する。
Details of the processes in the identification
詰まり係数算出部75は、同定パラメータDFTHFに基づいて、詰まり係数KTHCを算出する。詰まり係数KTHCは、吸気管がどの程度詰まっているかを示す。詰まり係数KTHCが大きくなるほど、詰まりがひどいことを表す。本実施形態では、詰まり係数KTHCは、前回の運転サイクルで算出された詰まり係数KTHCとの差が所定範囲内に収まるように算出される。詰まり係数算出部75における処理の詳細は、図12を参照して後述する。
The clogging
スロットル開度算出部76は、制御量ICMDTHおよび詰まり係数KTHCに基づいて、目標スロットル開度THICMDを算出する。目標スロットル開度THICMDに収束するように、スロットル弁の開度は制御される。こうして、吸気管の詰まりに応じた開度に、スロットル弁が制御される。詰まりがひどいほど、スロットル弁の開度が大きくされ、所望の空気量がエンジンに吸入されるようにする。スロットル開度算出部76における処理の詳細は、図13を参照して後述する。
The throttle
次に、図3を参照して、目標スロットル開度THICMDを算出する手法について説明する。 Next, a method for calculating the target throttle opening degree THICMD will be described with reference to FIG.
図3は、エンジンに吸入すべき空気量ICMDTHに対して設定すべきスロットル開度THICMDを示すマップである。参照番号81は、吸気管に詰まりが生じていないときのスロットル特性を示す。参照番号83は、スロットル弁が、制御できる限界の詰まり状態にあると判断された時のスロットル特性を示す。
FIG. 3 is a map showing the throttle opening THICMD to be set with respect to the air amount ICMDTH to be taken into the engine.
スロットル開度算出部76は、フィードバック制御部71によって算出された制御量ICMDTHに基づいて該マップを参照する。
The throttle
スロットル弁の開度が実際に制御されることとなる目標スロットル開度は、詰まりだけでなく、他の要因を考慮して算出される必要がある。したがって、前述の式(1)に示されるように、エンジン負荷等を考慮して算出された制御量ICMDTHに基づいて、該マップを参照する。 The target throttle opening at which the throttle valve opening is actually controlled needs to be calculated in consideration of not only clogging but also other factors. Therefore, as shown in the above-described equation (1), the map is referred to based on the control amount ICMDTH calculated in consideration of the engine load and the like.
スロットル特性81および83により、制御量ICMDTHに対応する上限値THICMDCおよび下限値THICMDXを算出する。詰まり係数算出部75によって算出された詰まり係数KTHCを用いることにより、該詰まり係数に応じた目標スロットル開度THICMDを、上限値THICMDCおよび下限値THICMDXに基づく比例計算によって算出することができる。詳細な算出式は図13を参照して後述される。
Based on the
次に、図4乃至図7を参照して、外乱同定部72における吸気管の外乱成分の同定値DFILを算出する処理について説明する。この処理は、所定の時間ステップ(たとえば10msec)ごとに実行される。
Next, a process for calculating the identification value DFIL of the intake pipe disturbance component in the
図4は、同定値DFILを算出する処理のメインフローである。 FIG. 4 is a main flow of processing for calculating the identification value DFIL.
ステップS101において、エンジンがアイドル運転状態かどうかを確認する。アイドル運転中ならばステップS103に進み、処理を続行する。アイドル運転以外ならばステップS107に進み、今回の処理では同定値の算出を行わず前回の同定値を保持して処理を終了する。 In step S101, it is confirmed whether the engine is in an idle operation state. If it is during idling, the process proceeds to step S103 and the process is continued. If it is other than the idling operation, the process proceeds to step S107, and the identification value is not calculated in the current process and the previous identification value is held and the process is terminated.
ステップS103において、吸気管モデルの同定誤差EIDIPCを算出する。この処理については、図5のサブルーチンを参照して後述する。 In step S103, an intake pipe model identification error EIDIPC is calculated. This process will be described later with reference to the subroutine of FIG.
ステップS105において、バッファに記憶されている過去の同定値DFILのうち、Nステップ前のものを過去の同定値DFILZとする。ここで、Nステップ前とは、たとえば5ステップ前であり、実時間で50msec前である。 In step S105, among the past identification values DFIL stored in the buffer, the past identification value DFILZ is the one before N steps. Here, “N steps before” means, for example, 5 steps before and 50 ms in real time.
ステップS111において、同定処理の更新係数KPIPCを算出する。この処理については、図6のサブルーチンを参照して後述する。 In step S111, an update coefficient KPIPC for identification processing is calculated. This process will be described later with reference to the subroutine of FIG.
ステップS113において、同定誤差EIDIPCに更新係数KPIPCを乗じて、同定処理の更新成分DDIPCを算出する。 In step S113, the identification error EIDIPC is multiplied by the update coefficient KPIPC to calculate an update component DDIPC for the identification process.
ステップS117において、更新成分DDIPCに過去の同定値DFILZを加えて、生の同定値DIPCを算出する。 In step S117, the past identification value DFILZ is added to the update component DDIPC to calculate the raw identification value DIPC.
ステップS119において、前回の生の同定値DIPCZと、ステップS117で算出した生同定値DIPCとの平均値を求め、同定値DFILを算出する。 In step S119, an average value of the previous raw identification value DIPCZ and the raw identification value DIPC calculated in step S117 is obtained, and the identification value DFIL is calculated.
図5は、吸気管モデルの同定誤差EDIPCを算出する処理を示すフローチャートである。この処理は図4のステップS103における処理の詳細を示すものである。 FIG. 5 is a flowchart showing a process for calculating the identification error EDIPC of the intake pipe model. This process shows the details of the process in step S103 of FIG.
ステップS123において、バッファに記憶されている過去の同定値DFILのうち、Nステップ前のものを過去の同定値DIPCFZとする。ここで、Nステップ前とは、たとえば5ステップ前であり、実時間で50msec前である。 In step S123, among past identification values DFIL stored in the buffer, the previous identification value DIPCFZ is set to be N steps before. Here, “N steps before” means, for example, 5 steps before and 50 ms in real time.
ステップS127において、今回のエアフローメータ(AFM)の計測値から、今回の吸入空気量gb0(g/sec)を算出する。 In step S127, the current intake air amount gb0 (g / sec) is calculated from the measured value of the current air flow meter (AFM).
ステップS129において、Nステップ前のエアフローメータの計測値から、Nステップ前の吸入空気量gb1(g/sec)を算出する。ここで、Nステップ前とは、たとえば5ステップ前であり、実時間で50msec前である。 In step S129, the intake air amount gb1 (g / sec) before N steps is calculated from the measured value of the air flow meter before N steps. Here, “N steps before” means, for example, 5 steps before and 50 ms in real time.
ステップS131において、2Nステップ前のエアフローメータの計測値から、2Nステップ前の吸入空気量gb2(g/sec)を算出する。ここで、2Nステップ前とは、たとえば10ステップ前であり、実時間で100msec前である。 In step S131, the intake air amount gb2 (g / sec) before the 2N step is calculated from the measured value of the air flow meter before the 2N step. Here, 2N steps ago is, for example, 10 steps ago, and is 100 msec ago in real time.
ステップS133において、2Nステップ前のスロットル開度センサの計測値から、2Nステップ前のスロットル開度th2(deg)を算出する。 In step S133, the throttle opening th2 (deg) before 2N steps is calculated from the measured value of the throttle opening sensor before 2N steps.
ステップS135において、推定吸入空気量GHATFを算出する。この算出は、たとえば(2)式に示す吸気管12のモデル式を用いて行われる。
In step S135, an estimated intake air amount GHATF is calculated. This calculation is performed using, for example, a model expression of the
GHATF = A1×gb1 + A2×gb2 + B2×th2 + DIPCFZ (2)
ここで、gb1はステップS129で算出されたNステップ前の吸入空気量を表し、gb2はステップS131で算出された2Nステップ前の吸入空気量を表す。th2はステップS133で算出された2Nステップ前のスロットル開度を表す。A1、A2、およびB2は、任意の定数である。DIPCFZは、ステップS123で求められたNステップ前の過去の同定値である。
GHATF = A1 x gb1 + A2 x gb2 + B2 x th2 + DIPCFZ (2)
Here, gb1 represents the intake air amount before N steps calculated in step S129, and gb2 represents the intake air amount before 2N steps calculated in step S131. th2 represents the throttle opening 2N steps before calculated in step S133. A1, A2, and B2 are arbitrary constants. DIPCFZ is a past identification value before N steps obtained in step S123.
このように、(2)式に示す吸気管モデルは、実吸入空気量の過去値(gb1、gb2)、スロットル開度の過去値(th2)、および外乱同定値の過去値(DIPCFZ)から、今回の吸入空気量GHATFを推定する。 Thus, the intake pipe model shown in equation (2) is based on the past values of actual intake air amount (gb1, gb2), the past value of throttle opening (th2), and the past value of disturbance identification value (DIPCFZ). Estimate the current intake air amount GHATF.
ステップS137において、吸気管モデルの同定誤差EIDIPCを算出する。同定誤差EIDIPCは、ステップS127で算出された今回の実吸入空気量gb0から、ステップS135で算出された推定吸入空気量GHATFを減算して、求められる。スロットル弁が詰まってくると、推定吸入空気量より実吸入空気量が少なくなるので、同定誤差EIDIPCは負の値をとる。 In step S137, an intake pipe model identification error EIDIPC is calculated. The identification error EIDIPC is obtained by subtracting the estimated intake air amount GHATF calculated in step S135 from the current actual intake air amount gb0 calculated in step S127. When the throttle valve is clogged, the actual intake air amount becomes smaller than the estimated intake air amount, so the identification error EIDIPC takes a negative value.
図6は、同定処理の更新係数KPIPCを算出する処理を示すフローチャートである。この処理は図4のステップS111における処理の詳細を示すものである。 FIG. 6 is a flowchart showing a process for calculating the update coefficient KPIPC of the identification process. This process shows details of the process in step S111 of FIG.
ステップS141において、今回のエアフローメータの計測値GTMと、目標値GCIPCFとの誤差DGTMを算出する。 In step S141, an error DGTM between the current measured value GTM of the air flow meter and the target value GCIPCF is calculated.
ステップS143において、誤差DGTMに基づいてマップを参照し、ゲインPDIPCを算出する。図7はマップの一例を示す図である。グラフの横軸は誤差DGTMであり、縦軸は対応するゲインPDIPCを表す。図7を参照すると、誤差DGTMが大きいほど、ゲインPDIPCが大きく設定されている。このゲインPDIPCの働きによって誤差DGTMが大きいほど同定の更新速度が速まり、誤差DGTMを早く小さくするようになる。 In step S143, the gain PDIPC is calculated by referring to the map based on the error DGTM. FIG. 7 shows an example of the map. The horizontal axis of the graph represents the error DGTM, and the vertical axis represents the corresponding gain PDIPC. Referring to FIG. 7, the gain PDIPC is set larger as the error DGTM is larger. Due to the action of the gain PDIPC, the larger the error DGTM, the faster the identification update speed, and the smaller the error DGTM.
ステップS145において、今回のエアフローメータの計測値から、今回の吸入空気量g1(g/sec)を算出する。 In step S145, the current intake air amount g1 (g / sec) is calculated from the measured value of the current air flow meter.
ステップS147において、1ステップ前(たとえば10msec前)のエアフローメータの計測値から、前回の吸入空気量g2(g/sec)を算出する。 In step S147, the previous intake air amount g2 (g / sec) is calculated from the measured value of the air flow meter one step before (for example, 10 msec).
ステップS149において、算出した吸入空気量にハイパスフィルタ処理を施す。この処理は、たとえば(3)式にしたがって行われる。 In step S149, the calculated intake air amount is subjected to a high-pass filter process. This process is performed according to, for example, the expression (3).
HFG = GA1×g1 + GA2×g2 + GB2×HFG(前回値) (3)
ここで、HFGはハイパスフィルタ処理を施した吸入空気量であり、吸入空気量の瞬間的な変動を表す。g1は今回の吸入空気量であり、g2は前回の吸入空気量である。GA1 、GA2 、およびGB2は、任意の定数である。
HFG = GA1 x g1 + GA2 x g2 + GB2 x HFG (previous value) (3)
Here, HFG is the amount of intake air that has been subjected to high-pass filtering, and represents an instantaneous variation in the amount of intake air. g1 is the current intake air amount, and g2 is the previous intake air amount. GA1, GA2, and GB2 are arbitrary constants.
ステップS151において、ハイパスフィルタ処理を施した吸入空気量の絶対値|HFG|が所定のしきい値より大きいかどうかを確認する。絶対値|HFG|がしきい値より大きい場合、ステップS153に進み、係数KPDIPCに1.0を代入する。絶対値|HFG|が所定値以下の場合、ステップS155に進み、係数KPDIPCに所定値(たとえば0.1)を代入する。この処理により、吸入空気量の変動が大きいときには、係数KPDIPCを小さく設定することにより更新の速度を遅くして、同定値DFILの急変動を抑制する。 In step S151, it is confirmed whether or not the absolute value | HFG | of the intake air amount subjected to the high-pass filter process is larger than a predetermined threshold value. If the absolute value | HFG | is larger than the threshold value, the process proceeds to step S153, and 1.0 is assigned to the coefficient KPDIPC. If the absolute value | HFG | is equal to or smaller than the predetermined value, the process proceeds to step S155, and a predetermined value (for example, 0.1) is substituted for the coefficient KPDIPC. By this process, when the fluctuation of the intake air amount is large, the update speed is slowed by setting the coefficient KPDIPC small, and the sudden fluctuation of the identification value DFIL is suppressed.
ステップS157において、ステップS143で算出したゲインPDIPCに係数KPDIPCを乗じてPDIPCFを算出し、ステップS159において、このPDIPCFを正規化して更新係数KPIPCを算出する。正規化はたとえば(4)式にしたがって行われる。 In step S157, the gain PDIPC calculated in step S143 is multiplied by the coefficient KPDIPC to calculate PDIPCF, and in step S159, the PDIPCF is normalized to calculate the update coefficient KPIPC. Normalization is performed, for example, according to equation (4).
KPIPC = PDIPCF / (1.0 + PDIPCF) (4)
ここで、0<KPIPC<1である。
KPIPC = PDIPCF / (1.0 + PDIPCF) (4)
Here, 0 <KPIPC <1.
次に、図8乃至図11を参照して、同定値補正部73および同定パラメータ算出部74における同定パラメータDFTHFを算出する処理について説明する。
Next, a process for calculating the identification parameter DFTHF in the identification
図8は、同定パラメータDFTHFを算出する処理のフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart of the process for calculating the identification parameter DFTHF.
ステップS171において、今回のエアフローメータの計測値GTMに基づいてマップを参照し、ベース値DBを算出する。図9はマップの一例を示す図である。グラフの横軸はエアフローメータの計測値GTMであり、縦軸は対応するベース値DBを表す。図9を参照すると、エアフローメータの計測値GTMが大きいほど、ベース値DBが大きく設定されている。このベース値DBの働きによって、エアフローメータの計測値GTMが大きいほど、同定値DFILから算出される同定パラメータDFTHFの値が負方向に増大し、スロットルの補正量が大きくなる。 In step S171, the base value DB is calculated by referring to the map based on the current measurement value GTM of the air flow meter. FIG. 9 shows an example of the map. The horizontal axis of the graph represents the measured value GTM of the air flow meter, and the vertical axis represents the corresponding base value DB. Referring to FIG. 9, the base value DB is set larger as the measured value GTM of the air flow meter is larger. Due to the action of the base value DB, the larger the measured value GTM of the air flow meter, the more the value of the identification parameter DFTHF calculated from the identification value DFIL increases in the negative direction, and the throttle correction amount increases.
ステップS173において、吸気温度TAに基づいてマップを参照し、吸気温度補正係数KDTAを算出する。図10はマップの一例を示す図である。グラフの横軸は吸気温度TAであり、縦軸は対応する吸気温度補正係数KDTAを表す。図10を参照すると、吸気温度TAが低いほど、吸気温度補正係数KDTAが大きく設定されている。この吸気温度補正係数KDTAの働きによって、吸気温度TAが低いほど同定パラメータDFTHFの値が負方向に増大し、スロットルの補正量が大きくなる。 In step S173, the intake temperature correction coefficient KDTA is calculated by referring to the map based on the intake air temperature TA. FIG. 10 shows an example of the map. The horizontal axis of the graph represents the intake air temperature TA, and the vertical axis represents the corresponding intake air temperature correction coefficient KDTA. Referring to FIG. 10, the lower the intake air temperature TA, the larger the intake air temperature correction coefficient KDTA is set. By the function of the intake air temperature correction coefficient KDTA, the value of the identification parameter DFTHF increases in the negative direction as the intake air temperature TA is lower, and the correction amount of the throttle increases.
ステップS175において、大気圧PAに基づいてマップを参照し、大気圧補正係数KDPAを算出する。図11はマップの一例を示す図である。グラフの横軸は大気圧PAであり、縦軸は対応する大気圧補正係数KDPAを表す。図11を参照すると、大気圧PAが高いほど、大気圧補正係数KDPAが大きく設定されている。この大気圧補正係数KDPAの働きによって、大気圧PAが高いほど同定パラメータDFTHFの値が負方向に増大し、スロットルの補正量が大きくなる。 In step S175, the atmospheric pressure correction coefficient KDPA is calculated by referring to the map based on the atmospheric pressure PA. FIG. 11 is a diagram showing an example of a map. The horizontal axis of the graph represents the atmospheric pressure PA, and the vertical axis represents the corresponding atmospheric pressure correction coefficient KDPA. Referring to FIG. 11, the atmospheric pressure correction coefficient KDPA is set larger as the atmospheric pressure PA is higher. Due to the action of the atmospheric pressure correction coefficient KDPA, the higher the atmospheric pressure PA, the more the value of the identification parameter DFTHF increases in the negative direction, and the throttle correction amount increases.
ステップS177において、補正値DTAPAを算出する。この算出は、同定値DFIL、吸気温度補正係数KDTA、および大気圧補正係数KDPAを用いて(5)式により行われる。 In step S177, a correction value DTAPA is calculated. This calculation is performed by equation (5) using the identification value DFIL, the intake air temperature correction coefficient KDTA, and the atmospheric pressure correction coefficient KDPA.
DTAPA = KDTA×KDPA×DFIL (5)
ステップS179において、同定パラメータDFTHFを算出する。この算出は、補正値DTAPAおよびステップS171で算出したベース値DBを用いて(6)式により行われる。
DTAPA = KDTA x KDPA x DFIL (5)
In step S179, the identification parameter DFTHF is calculated. This calculation is performed by the equation (6) using the correction value DTAPA and the base value DB calculated in step S171.
DFTHF = DTAPA − DB (6)
上述のように、同定値DFILは負の値をとるので、DTAPAも負の値をとる。また、ベース値DBは、吸入空気量が大きいほど大きな値をとる。したがって、(6)式より、同定パラメータDFTHFは、吸入空気量が大きいほど、吸気温度TAが低いほど、または大気圧PAが高いほど、負方向に増大するように補正される。
DFTHF = DTAPA − DB (6)
As described above, since the identification value DFIL takes a negative value, DTAPA also takes a negative value. The base value DB takes a larger value as the intake air amount is larger. Therefore, from the equation (6), the identification parameter DFTHF is corrected so as to increase in the negative direction as the intake air amount increases, the intake air temperature TA decreases, or the atmospheric pressure PA increases.
次に、図12を参照して、詰まり係数KTHCを算出するプロセスを説明する。このルーチンは、所定の時間間隔で実行される。 Next, a process for calculating the clogging coefficient KTHC will be described with reference to FIG. This routine is executed at predetermined time intervals.
ステップS201において、フラグF_Kの値を調べる。フラグF_Kは、運転サイクル(エンジンの始動から停止まで)が開始される時はゼロに初期化されている。したがって、最初にこのルーチンを実行するときは、プロセスはステップS203に進み、現在の詰まり係数KTHCを、KTHCLASTとして保存する。すなわち、前回の運転サイクルで最後に算出された詰まり係数が、KTHCLASTとして保存される。 In step S201, the value of the flag F_K is checked. The flag F_K is initialized to zero when the operation cycle (from engine start to stop) is started. Therefore, when this routine is executed for the first time, the process proceeds to step S203, and the current clogging coefficient KTHC is stored as KTHCLAST. That is, the clogging coefficient calculated last in the previous operation cycle is stored as KTHCLAST.
ステップS209において、フラグF_Kに1をセットし、詰まり係数の初期処理が終了したことを示す。 In step S209, the flag F_K is set to 1 to indicate that the clogging coefficient initial processing has been completed.
次にこのルーチンに入ったとき、フラグF_Kの値は1であるので、ステップS219に進み、詰まり係数KTHCを更新するプロセスを実施する。 Next, when this routine is entered, since the value of the flag F_K is 1, the process proceeds to step S219, and a process of updating the clogging coefficient KTHC is performed.
ステップS219において、同定パラメータDFTHFを平滑化処理し、平滑化同定パラメータGAMIPCを算出する。この算出は、たとえば(7)式に従い行われる。 In step S219, the identification parameter DFTHF is smoothed, and the smoothed identification parameter GAMIPC is calculated. This calculation is performed according to the equation (7), for example.
GAMIPC = C×DFTHF + (1−C)×GAMIPC(前回値) (7)
ここで、Cは平滑化係数であり、たとえば0.008である。
GAMIPC = C × DFTHF + (1−C) × GAMIPC (previous value) (7)
Here, C is a smoothing coefficient, for example, 0.008.
ステップS221において、平滑化同定パラメータGAMIPCに基づいてマップを参照し、暫定詰まり係数kthctmpを算出する。図13はマップの一例を示す図である。グラフの横軸は平滑化同定パラメータGAMIPCであり、縦軸は対応する暫定詰まり係数kthctmpを表す。図13を参照すると、平滑化同定パラメータGAMIPCが負方向に増大するほど、暫定詰まり係数kthctmpが大きく設定されている。 In step S221, the temporary clogging coefficient kthctmp is calculated by referring to the map based on the smoothing identification parameter GAMIPC. FIG. 13 shows an example of the map. The horizontal axis of the graph represents the smoothing identification parameter GAMIPC, and the vertical axis represents the corresponding provisional clogging coefficient kthctmp. Referring to FIG. 13, the provisional clogging coefficient kthctmp is set larger as the smoothing identification parameter GAMIPC increases in the negative direction.
ステップS223において、前回の運転サイクルで算出された詰まり係数KTHCLASTに対して、更新が許容される範囲を設定する。具体的には、前回の運転サイクルで算出された詰まり係数KTHCLASTに所定値を加算することにより、該許容範囲の上限値ktchmaxを算出し、該詰まり係数KTHCLASTから所定値を減算することにより該許容範囲の下限値kthcminを算出する。 In step S223, an update allowable range is set for the clogging coefficient KTHCLAST calculated in the previous operation cycle. Specifically, the upper limit value ktchmax of the allowable range is calculated by adding a predetermined value to the clogging coefficient KTHCLAST calculated in the previous operation cycle, and the allowable value is calculated by subtracting the predetermined value from the clogging coefficient KTHCLAST. Calculate the lower limit value kthcmin of the range.
ステップS224において、暫定詰まり係数kthctmpを、更新許容範囲で制限する。暫定詰まり係数kthctmpが上限値kthcmaxを超えたならば、詰まり係数KTHCは該上限値kthcmaxにセットされる。また、暫定詰まり係数kthctmpが下限値kthcminを下回ったならば、詰まり係数KTHCは該下限値kthcminにセットされる。こうして、詰まり係数KTHCの更新幅を制限する。 In step S224, the temporary clogging coefficient kthctmp is limited within the allowable update range. If the temporary clogging coefficient kthctmp exceeds the upper limit value kthcmax, the clogging coefficient KTHC is set to the upper limit value kthcmax. If the provisional clogging coefficient kthctmp falls below the lower limit value kthcmin, the clogging coefficient KTHC is set to the lower limit value kthcmin. Thus, the update range of the clogging coefficient KTHC is limited.
図14を参照して、目標スロットル開度THICMDを算出するプロセスを説明する。このルーチンは、所定の時間間隔で実行される。 With reference to FIG. 14, the process of calculating the target throttle opening degree THICMD will be described. This routine is executed at predetermined time intervals.
ステップS231において、前述した式(1)に従い、制御量ICMDTHを算出する。ステップS233およびS235において、制御量ICMDTHに基づいて図3に示されるマップのスロットル特性83および81を参照し、制御量ICMDTHに対応する上限値THICMDCおよび下限値THICMDXを算出する。
In step S231, the control amount ICMDTH is calculated according to the above-described equation (1). In steps S233 and S235, the upper limit value THICMDC and the lower limit value THICMDX corresponding to the control amount ICMDTH are calculated by referring to the
ステップS237において、式(8)に示されるように、前回の運転サイクルで算出された詰まり係数KTHCLASTを用いて、上限値THICMDCおよび下限値THICMDXに対して比例計算を行う。こうして、目標スロットル開度THICMDが算出される。 In step S237, as shown in Expression (8), proportional calculation is performed with respect to the upper limit value THICMDC and the lower limit value THICMDX using the clogging coefficient KTHCLAST calculated in the previous operation cycle. Thus, the target throttle opening degree THICMD is calculated.
目標スロットル開度THICMD =
KTHCLAST×THICMDC +(1−KTHCLAST)×THICMDX (8)
ここで、前回の運転サイクルで算出された詰まり係数KTHCLASTを用いるのは、今回の運転サイクルでは、詰まり係数KTHCの更新が所定の時間間隔で実行されており、値がまだ定まっていないからである。また、吸気管の詰まりは、短期間で変動するものではないので、前回の運転サイクルで算出された詰まり係数を用いても、適切な目標スロットル開度を算出することができる。
Target throttle opening THICMD =
KTHCLAST x THICMDC + (1-KTHCLAST) x THICMDX (8)
Here, the reason why the clogging coefficient KTHCLAST calculated in the previous operation cycle is used is that, in this operation cycle, the clogging coefficient KTHC is updated at a predetermined time interval, and the value is not yet determined. . Further, since the clogging of the intake pipe does not change in a short period of time, an appropriate target throttle opening can be calculated using the clogging coefficient calculated in the previous operation cycle.
以上にこの発明を特定の実施例について説明したが、この発明はこのような実施例に限定されるものではない。 Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments.
17 エアフローメータ
20 スロットル開度センサ
60 ECU
72 外乱同定部
73 同定値補正部
74 同定パラメータ算出部
75 詰まり係数算出部
17 Air flow
72
Claims (2)
前記吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記内燃機関に備わるスロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、
前記内燃機関の吸気管をモデル化し、該モデルの外乱成分を同定する同定手段と、
前記同定された外乱成分に基づいて、前記内燃機関の吸気管の詰まり度合いを表す詰まり係数を算出する詰まり係数算出手段と、を備え、
前記詰まり係数に基づいて、前記スロットル弁の開度を調整することを特徴とする、内燃機関の吸入空気量制御装置。 An apparatus for controlling the amount of intake air to an internal combustion engine,
An intake air amount detection means for detecting the intake air amount;
Throttle valve opening degree detecting means for detecting the opening degree of the throttle valve provided in the internal combustion engine;
Identifying means for modeling the intake pipe of the internal combustion engine and identifying disturbance components of the model;
Clogging coefficient calculating means for calculating a clogging coefficient representing the degree of clogging of the intake pipe of the internal combustion engine based on the identified disturbance component, and
An intake air amount control device for an internal combustion engine, wherein the opening degree of the throttle valve is adjusted based on the clogging coefficient.
前記補正された外乱成分と基準値との偏差を表す同定パラメータを求める手段と、をさらに備え、
前記詰まり係数算出手段は、前記同定パラメータに基づいて前記詰まり係数を算出することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
Correction means for correcting the identified disturbance component based on the operating environment of the internal combustion engine;
Means for obtaining an identification parameter representing a deviation between the corrected disturbance component and a reference value;
2. The intake air amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the clogging coefficient calculating means calculates the clogging coefficient based on the identification parameter.
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