JP2008128082A - Engine torque control device and adjustment method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば吸入空気量のような応答性の低いトルクパラメータと、例えば点火時期のような応答性の高いトルクパラメータとを協調制御して、応答性の高いトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分(リザーブトルク)だけ余裕をもたせた状態で実トルクを目標トルクに制御する、いわゆるトルクリザーブ制御を行うエンジントルク制御装置及びその調整方法に関するものである。 In the present invention, a torque parameter with low responsiveness such as intake air amount and a torque parameter with high responsiveness such as ignition timing are controlled in a coordinated manner so that the torque parameter having a high responsiveness is set to a torque increasing side. The present invention relates to an engine torque control apparatus that performs so-called torque reserve control in which an actual torque is controlled to a target torque with a margin of a torque margin (reserved torque), and an adjustment method thereof.
一般に自動車等には、例えばパワーステアリングのポンプや、オルタネータ、エアコンのコンプレッサ等々、エンジン出力により駆動される各種の装置が搭載されている。そして、これらの車載装置は、エンジントルクの低減しているアイドリング運転時にあっても駆動されることがある。このため、それら車載装置が駆動された場合には、エンジン負荷が増大するとともに、その負荷変動に伴いエンジントルクの大きさにも変動(減少側への変動)が生じることになる。 In general, automobiles and the like are equipped with various devices driven by engine output, such as a power steering pump, an alternator, an air conditioner compressor, and the like. These in-vehicle devices may be driven even during idling operation in which engine torque is reduced. For this reason, when these in-vehicle devices are driven, the engine load increases, and the magnitude of the engine torque varies (changes toward the decrease side) as the load varies.
ここで、その負荷変動に伴うトルク変動は、例えば吸入空気量(吸気量)を制御することによって補償することができる。しかし、吸気量を制御する場合、スロットル弁開度やISC弁(アイドル回転速度制御用の吸気絞り弁)開度の変化が筒内充填空気量の変化として現れるまでに応答遅れがある。このため、吸気量の制御では上記車載装置の負荷変動に起因したトルク変動(ひいてはエンジン回転速度の変動)を高い応答性で補償することができない。そこで従来、こうしたトルク変動を高い応答性で補償する装置として、例えば特許文献1に記載される装置が提案されている。以下、この装置についてさらに説明する。
Here, the torque fluctuation accompanying the load fluctuation can be compensated by controlling the intake air amount (intake amount), for example. However, when the intake air amount is controlled, there is a response delay until a change in the throttle valve opening or the ISC valve (intake throttle valve for idle rotation speed control) opening appears as a change in the in-cylinder charged air amount. For this reason, in the control of the intake air amount, it is not possible to compensate for torque fluctuations (and hence fluctuations in engine rotation speed) caused by load fluctuations of the in-vehicle device with high response. Thus, conventionally, for example, a device described in
この装置は、点火時期の変化(遅角側又は進角側への変化)が高い応答性でエンジントルクに作用することに着目して、アイドリング運転時に上記負荷変動によるトルク変動を点火時期の制御によって高い応答性で補償するようにしたものである。しかし一般的な点火時期制御では、目標トルクを満足するため、最適点火時期(MBT:Minimum advance for the Best Torque)、すなわちトルク及び燃料消費率が共に最良となるような点火時期へ、都度の点火時期が制御される。そのため、運転状況によっては、点火時期がMBTに近過ぎてその進角側(トルク増大側)に十分な余裕(トルク余裕分)が確保されないことがある。そして、このような場合には、点火時期をMBT(トルク最大点)に制御しても、上記車載装置の駆動に起因したトルク低下を補償するだけのトルクが得られないことも懸念されるようになる。そこで、上記特許文献1に記載の装置では、トルク変化に対する応答性の低い吸気量と応答性の高い点火時期とを協調制御して、予め決められた固定値又はエンジン運転状態に基づく可変値からなる所定トルク余裕分(リザーブトルク)だけ、点火時期の進角側に余裕をもたせるとともに、そのリザーブトルクによる不足分を吸気量の制御で補うようにしている。すなわち、これらトルクパラメータによるトルク制御のもと、点火時期により十分なリザーブトルクが確保されるとともに、吸気量によりそのリザーブトルクによるMBTからのトルク低下分はキャンセルされる。そしてこれにより、総合的には、実トルク(実際のトルク)が目標トルク(制御目標値)に制御されることになる。したがって、この装置では、目標トルクを満足しながら、エンジン負荷等に応じて点火時期を進角側に制御することにより上記リザーブトルクを適宜に放出することが可能である。そしてこれにより、上記車載装置の駆動によるトルク変動についてもこれを、高い応答性で補償することができるようになる。
ところで、こうしたトルクリザーブ制御を行うエンジントルク制御装置では、上記リザーブトルクの大きさが重要になる。このリザーブトルクを過剰に大きく設定してしまうと、点火時期が遅角し過ぎることなどにより、燃費悪化や排気温度の上昇等の不具合を招きかねないからである。しかしながら、上記特許文献1に記載の装置では、このリザーブトルクを、固定値又はエンジン運転状態に基づく可変値として設定しており、そのリザーブトルクの大きさは、必ずしも個々のエンジン特性が反映されたものとはなっていない。すなわちこの点については、上記特許文献1に記載の装置でも、未だ改善の余地の残されるものとなっている。
By the way, in the engine torque control device that performs such torque reserve control, the magnitude of the reserve torque is important. This is because if the reserve torque is set too large, problems such as deterioration of fuel consumption and an increase in exhaust temperature may occur due to the ignition timing being delayed too much. However, in the apparatus described in
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、トルクリザーブ制御においてより適切な大きさのリザーブトルクを設定して、より好適なトルク制御を可能とするエンジントルク制御装置及びその調整方法を提供することを主たる目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an engine torque control device and a method of adjusting the engine torque control device that enable more suitable torque control by setting a reserve torque having a more appropriate magnitude in torque reserve control. The main purpose is to provide it.
以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
請求項1に記載の発明では、制御対象とするエンジンのトルク(出力トルク)の大小に係る第1のトルクパラメータと、該第1のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する第2のトルクパラメータとについて、前記第2のトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を前記第1のトルクパラメータで補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御するエンジントルク制御装置において、単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量である最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分可変手段を備えることを特徴とする。 In the first aspect of the present invention, the engine torque can be adjusted with a higher responsiveness than the first torque parameter related to the magnitude of the torque (output torque) of the engine to be controlled, and when the first torque parameter is changed. In order to maintain or form a state in which the second torque parameter that acts has a predetermined torque margin on the torque increase side of the second torque parameter, the shortage due to the torque margin is reduced to the first torque parameter. In the engine torque control apparatus that comprehensively controls the actual torque of the engine output to the target torque by compensating with the torque parameter, the torque is based on the maximum acceleration limit amount that is the maximum acceleration amount of the engine speed that can be accelerated per unit time. A torque margin variable means for variably setting the margin is provided.
発明者は、所定トルク余裕分(リザーブトルク)の設定値を可能な限り必要最小限の大きさに抑えることのできる装置を開発すべく、種々のエンジン特性をリザーブトルクの大きさに反映させることを検討した。そして、エンジン特性の1つである上記最大加速限界量(単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量)を、リザーブトルクの大きさに反映させることで、より好ましいエンジン動作が得られることを見出し、上記構成を発明した。詳しくは、エンジンでは、その出力軸の回転速度(エンジン回転速度)の変動量について、エンジン自体の性能的な加速限界や、ユーザにより又は自動的に設定された任意の規制による限界(上限値)が存在し、単位時間あたりに加速可能な最大加速量(最大加速限界量)が決まっている。そして、リザーブトルクは通常、エンジン回転速度の制御に用いられる。発明者はこうした点に着眼し、上記構成により、最大加速限界量に基づいてリザーブトルクを可変設定することで、リザーブトルクを適切な大きさ、すなわち必要最小限の大きさにより近い値に設定することを可能にした。すなわち、上記請求項1に記載の装置によれば、トルクリザーブ制御においてより適切な大きさのリザーブトルクが設定され、ひいてはより好適なトルク制御が可能になる。 The inventor reflects various engine characteristics in the magnitude of the reserve torque in order to develop a device that can suppress the set value of the predetermined torque margin (reserve torque) to the minimum necessary magnitude as much as possible. It was investigated. A more preferable engine operation can be obtained by reflecting the maximum acceleration limit amount (maximum acceleration amount of the engine rotation speed that can be accelerated per unit time), which is one of the engine characteristics, in the reserve torque. As a result, the above-described configuration was invented. Specifically, in the engine, with respect to the fluctuation amount of the rotational speed of the output shaft (engine rotational speed), the performance acceleration limit of the engine itself and the limit (upper limit value) by an arbitrary regulation set by the user or automatically. And the maximum acceleration amount (maximum acceleration limit amount) that can be accelerated per unit time is determined. The reserve torque is usually used for controlling the engine speed. The inventor pays attention to these points, and with the above configuration, the reserve torque is variably set based on the maximum acceleration limit amount, so that the reserve torque is set to an appropriate magnitude, that is, a value closer to the necessary minimum magnitude. Made it possible. That is, according to the device of the first aspect, a reserve torque having a more appropriate magnitude is set in the torque reserve control, and thus more suitable torque control is possible.
なおここで、上記トルク余裕分可変手段は、最大加速限界量を変数とする複雑な関数に基づいて上記リザーブトルクを可変設定するものとすることも可能である。しかし、制御の簡易化を図る上では、このトルク余裕分可変手段を、基本的には、最大加速限界量が大きくなるほどリザーブトルクをより大きく、また最大加速限界量が小さくなるほどリザーブトルクをより小さく設定するものとすることが有効である。 Here, the torque margin variable means can variably set the reserve torque based on a complex function having the maximum acceleration limit amount as a variable. However, in order to simplify the control, this torque margin variable means is basically configured such that the reserve torque becomes larger as the maximum acceleration limit amount becomes larger, and the reserve torque becomes smaller as the maximum acceleration limit amount becomes smaller. It is effective to set it.
また、上記請求項1に記載の構成は、ユーザにより又は自動的に上記最大加速限界量が積極的に設定された(積極的にエンジン回転速度の変動量が規制された)構成に適用して特に有効である。このような場合は通常、上記最大加速限界量が用途(目的)に合わせて適した値に設定される。そのため、こうした場合について上記構成を採用すれば、リザーブトルクが用途(目的)に適した大きさに設定されることになる。
Further, the configuration according to
また、上記最大加速限界量の単位時間としては、例えば燃焼間隔(例えば4気筒の4ストロークエンジンであれば「180°CA」)等を用いることが有効である。 Further, as the unit time of the maximum acceleration limit amount, it is effective to use, for example, a combustion interval (for example, “180 ° CA” for a four-cylinder four-stroke engine).
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の装置において、前記トルク余裕分可変手段が、前記最大加速限界量だけ加速するために必要になるトルクである加速トルクを求める加速トルク取得部と、該加速トルク取得部により取得された加速トルクに基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分設定部と、によって構成されるものであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the apparatus according to the first aspect, the torque margin variable means obtains an acceleration torque that is a torque required for accelerating by the maximum acceleration limit amount. And a torque margin setting unit that variably sets the torque margin based on the acceleration torque acquired by the acceleration torque acquisition unit.
最大加速限界量に基づいてリザーブトルクを可変設定する場合、例えば予め実験等により両者を関連付けるマップ(適合マップ)を作成しておくことで、最大加速限界量に対応したリザーブトルクを設定することができる。しかしながら、このような適合マップを作成する際には、様々なエンジン運転条件について最適データ(最適リザーブトルク)を取得しなければならず、膨大な手間と時間がかかる。このため、作業時間の削減や低コスト化等を考えた場合には、より少ないマップ数で制御を可能とするシステムの方が好ましい。この点、上記請求項2に記載の装置は、最大加速限界量(エンジン加速度)をトルクに換算する加速トルク取得部を備える。このため、適合マップを要さず(又は簡易なマップや数式で)、上記最大加速限界量に応じたリザーブトルクを求めることが可能になる。 When the reserve torque is variably set based on the maximum acceleration limit amount, a reserve torque corresponding to the maximum acceleration limit amount can be set, for example, by creating a map (adaptation map) that associates the two in advance through experiments or the like. it can. However, when such a conformity map is created, optimum data (optimum reserve torque) must be acquired for various engine operating conditions, which takes enormous effort and time. For this reason, when considering reduction of work time and cost reduction, a system that enables control with a smaller number of maps is preferable. In this regard, the device according to claim 2 includes an acceleration torque acquisition unit that converts the maximum acceleration limit amount (engine acceleration) into torque. For this reason, it becomes possible to obtain the reserve torque corresponding to the maximum acceleration limit amount without requiring a matching map (or using a simple map or mathematical expression).
具体的には、例えば請求項3に記載の発明のように、前記加速トルク取得部を、前記最大加速限界量と、前記エンジンの出力回転軸に生じている慣性力の大きさとに基づいて、前記加速トルクを求めるものとした構成が有効である。こうした構成にすることで、前記加速トルクを容易且つ正確に求めることができるようになる。 Specifically, for example, as in the invention described in claim 3, the acceleration torque acquisition unit is configured based on the maximum acceleration limit amount and the magnitude of the inertial force generated in the output rotation shaft of the engine. A configuration in which the acceleration torque is obtained is effective. With this configuration, the acceleration torque can be obtained easily and accurately.
さらに、この請求項3に記載の装置については、請求項4に記載の発明のように、前記最大加速限界量をΔNE、前記エンジンの出力回転軸に生じている回転慣性モーメントをIとした場合に、前記加速トルク取得部についてはこれを、「I×ΔNE」なる関係式で表されるエネルギー値に基づいて前記加速トルクを算出するものとした構成が有効である。このように、例えばエンジンの設計値等により定まる回転モーメント(回転慣性モーメント)を用いることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さず(又は簡易なマップや数式で)、前記最大加速限界量をエネルギー値(加速トルクに相当)へ容易且つ的確に変換(換算)することが可能になる。
Further, in the apparatus according to claim 3, when the maximum acceleration limit amount is ΔNE and the rotational inertia moment generated on the output rotation shaft of the engine is I, as in the invention according to
なお、これら請求項2〜4のいずれか一項に記載の装置において制御の簡易化を図る上では、上記トルク余裕分設定部として、例えば加速トルクそのものの値をリザーブトルクとして設定するもの、あるいはその加速トルクに準ずる値、例えば加速トルクに所定の係数を演算(加算・減算・乗算・除算)した値をリザーブトルクとして設定するものなどを採用することが有効である。 In order to simplify the control in the device according to any one of claims 2 to 4, as the torque margin setting unit, for example, the value of the acceleration torque itself is set as the reserve torque, or It is effective to adopt a value corresponding to the acceleration torque, for example, a value obtained by calculating (adding, subtracting, multiplying, or dividing) a predetermined coefficient for the acceleration torque as the reserve torque.
請求項5に記載の発明では、上記請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンが、燃焼を行う部分であるシリンダと、該シリンダに対する吸気を流通させる吸気通路と、これらシリンダと吸気通路との間を弁開閉動作に基づいて連通又は遮断する吸気弁とを備え、前記吸気通路の中途に設けられた吸気絞り弁の開度に基づいて前記シリンダに対する吸入空気量が制御されるとともに、その吸入空気と共に燃焼に供される燃料が前記吸気通路に対して供給されるものである場合に、該エンジンについて、所定のタイミングである目標開度算出タイミングにて前記吸気絞り弁の目標開度を算出する目標開度算出手段と、前記目標開度算出タイミングから所定遅延時間の経過後に、該目標開度算出タイミングにて算出された前記目標開度に基づき前記吸気絞り弁の開度を制御する吸気絞り弁制御手段と、前記吸気弁の閉弁タイミングよりも前にあって前記吸気通路に対する燃料供給量を算出するタイミングである目標燃料供給量算出タイミングにて、前記吸気弁の閉弁タイミングにおける吸入空気量を予測する吸入空気量予測手段と、前記吸入空気量予測手段により予測された吸入空気量に基づいて前記吸気通路に対する燃料供給量の目標値を算出する手段と、前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間、及び、前記吸気絞り弁の開度制御に係る遅延時間の少なくとも一方が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定する遅延制御可変手段と、を備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the engine is a part that performs combustion, an intake passage that circulates intake air to the cylinder, and An intake valve for communicating or blocking between the cylinder and the intake passage based on a valve opening / closing operation, and an intake air amount to the cylinder is determined based on an opening of an intake throttle valve provided in the middle of the intake passage. In the case where fuel that is controlled and combusted together with the intake air is supplied to the intake passage, the intake throttling is performed at a target opening calculation timing that is a predetermined timing for the engine. A target opening calculation means for calculating a target opening of the valve, and a time calculated at the target opening calculation timing after a predetermined delay time has elapsed from the target opening calculation timing; Intake throttle valve control means for controlling the opening degree of the intake throttle valve based on the target opening degree, and target fuel which is a timing for calculating the fuel supply amount to the intake passage before the closing timing of the intake valve Intake air amount predicting means for predicting the intake air amount at the closing timing of the intake valve at the supply amount calculation timing, and fuel supply to the intake passage based on the intake air amount predicted by the intake air amount predicting means The longer the at least one of the means for calculating the target value of the amount, the time from the target fuel supply amount calculation timing to the closing timing of the intake valve, and the delay time related to the opening control of the intake throttle valve becomes longer, Delay control variable means for variably setting the maximum acceleration limit amount to a larger value.
吸気通路に燃料を噴射供給する吸気通路(例えば吸気ポート)噴射エンジンにおいて、目標噴射量算出時点(目標燃料供給量算出タイミング)で将来の吸気弁閉弁時点における吸入空気量を正確に予測するためには、上記構成のように、目標開度の取得(算出)タイミングに対して所定遅延時間だけ吸気絞り弁(例えばスロットル弁)の駆動を遅らせる構成とすることが有効となる。こうすることで、吸気弁閉タイミングにおける吸入空気量をより正確な予測値として得ることが可能になり、上記燃料噴射量の目標値として適切な値を設定することができるようになる。ただしこの場合、吸気絞り弁の駆動遅れに伴うトルク生成の遅れ(ひいては要求吸入空気量との相違)に起因して、ドライバビリティ(運転性)の悪化が僅かながら懸念されるようになる。そして、その悪化の度合は、前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間(噴射後吸気時間)や、前記吸気絞り弁の開度制御に係る遅延時間(スロットル弁遅延時間)が長くなるほど大きくなる。この点、上記構成であれば、遅延制御可変手段により、それら噴射後吸気時間及びスロットル弁遅延時間の少なくとも一方が長くなるほど前記最大加速限界量がより大きな値に可変設定されるようになり、上記懸念されるドライバビリティ(運転性)の悪化が生じた場合であれ、その悪化が早期に修復されるようになる。しかもこの場合、その最大加速限界量の値の増大に応じてリザーブトルクも大きくなるため、リザーブトルクの放出により高い応答性でトルクを生成する(ひいてはトルク変動を補償する)ことが可能になり、その高い応答性により良好なドライバビリティが得られるようになる。 In an intake passage (for example, intake port) injection engine that injects fuel into an intake passage, in order to accurately predict an intake air amount at a future intake valve closing time at a target injection amount calculation time (target fuel supply amount calculation timing) For example, as described above, it is effective to delay the drive of the intake throttle valve (for example, the throttle valve) by a predetermined delay time with respect to the acquisition (calculation) timing of the target opening. In this way, the intake air amount at the intake valve closing timing can be obtained as a more accurate predicted value, and an appropriate value can be set as the target value of the fuel injection amount. However, in this case, there is a slight concern about deterioration of drivability (drivability) due to a delay in torque generation (and a difference from the required intake air amount) due to a delay in driving the intake throttle valve. The degree of deterioration depends on the time from the target fuel supply amount calculation timing to the closing timing of the intake valve (post-injection intake time) and the delay time related to the opening control of the intake throttle valve (throttle valve delay). The longer the (time), the larger it becomes. In this regard, in the above configuration, the maximum acceleration limit amount is variably set to a larger value as the at least one of the post-injection intake time and the throttle valve delay time becomes longer by the delay control variable means. Even if the deterioration of drivability (driability) is a concern, the deterioration will be repaired early. Moreover, in this case, the reserve torque also increases as the value of the maximum acceleration limit amount increases, so that it becomes possible to generate torque with high responsiveness (and thus compensate for torque fluctuation) by releasing the reserve torque, Good drivability can be obtained due to the high responsiveness.
そして、この請求項5に記載の装置について、前記遅延制御可変手段として、上記噴射後吸気時間が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定するものを採用する場合には、請求項6に記載の発明のように、同遅延制御可変手段についてはこれを、前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間による乗算に基づいて、その時間が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定するものとすることが有効である。こうすることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さずとも(又は簡易なマップや数式で)、前記最大加速限界量を容易且つ的確に可変設定することが可能になる。 In the apparatus according to claim 5, when the delay control variable means adopts one that variably sets the maximum acceleration limit amount to a larger value as the post-injection intake time becomes longer, As in the invention described in claim 6, the delay control variable means is calculated based on multiplication by time from the target fuel supply amount calculation timing to the intake valve closing timing. It is effective to variably set the acceleration limit amount to a larger value. By doing so, the maximum acceleration limit amount can be easily and accurately variably set without requiring an enormous troublesome adaptation map for creation (or by a simple map or mathematical expression).
請求項7に記載の発明では、上記請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンの本体温度(例えば冷却水温として検出されるエンジン温度)又はその相当値に基づいて前記最大加速限界量を可変とする手段を備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the engine body temperature (e.g., the engine temperature detected as a cooling water temperature) or an equivalent value thereof is used. Means is provided for making the maximum acceleration limit variable.
こうした手段を備えることで、前記エンジンの暖機状態に基づいて前記最大加速限界量の値を適切な値に設定することが可能になる。例えばエンジンの本体温度(エンジン温度)を確認することで、排気系に設けられた触媒の活性状態を推定することができる(例えばエンジン温度が低ければ未活性)。このため、エンジン温度が低いほど、暖機や触媒の活性を促進すべく前記最大加速限界量をより大きな値に設定することが有効である。 By providing such means, it becomes possible to set the value of the maximum acceleration limit amount to an appropriate value based on the warm-up state of the engine. For example, the active state of the catalyst provided in the exhaust system can be estimated by checking the main body temperature (engine temperature) of the engine (for example, inactive if the engine temperature is low). For this reason, it is effective to set the maximum acceleration limit amount to a larger value so as to promote warm-up and catalyst activity as the engine temperature is lower.
なお、直接的なエンジン温度に代えて、例えばエンジンから排出される排気温度等といったパラメータ、すなわち間接的にエンジン温度の高低を示すエンジン温度の相当値を用いることもできる。 Instead of the direct engine temperature, a parameter such as an exhaust temperature discharged from the engine, for example, an equivalent value of the engine temperature that indirectly indicates the engine temperature can be used.
請求項8に記載の発明では、上記請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンが所定の運転モードで運転されているか否かを判定する運転モード判定手段と、前記運転モード判定手段により所定の運転モードで運転されている旨判定されている間は前記第1のトルクパラメータを、前記目標トルクよりも前記トルク余裕分だけトルク増大側に制御するトルク余裕分形成手段と、を備えることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to seventh aspects, an operation mode determination unit that determines whether or not the engine is operated in a predetermined operation mode; Torque margin forming means for controlling the first torque parameter to the torque increasing side by the torque margin from the target torque while it is determined by the operation mode determining means that the vehicle is operating in the predetermined operation mode. And.
前述したように、リザーブトルクを過剰に大きく設定してしまうと、点火時期が遅角し過ぎるなどといった不都合が起こりかねない。したがって、トルクリザーブ制御は、同制御の必要な場合や同制御の実行に適した場合にだけ行うことが好ましい。この点、上記構成であれば、エンジンの運転モードに応じて上述のトルクリザーブ制御を行うことで、基本的には同制御を必要とする(又は同制御の実行に適した)一乃至複数の所定の運転モードにおいてのみ(ただし他の条件を別途設定することも可能)、上述のトルクリザーブ制御が行われるようになり、その制御に伴う上記不都合の発生は抑制されることになる。 As described above, if the reserve torque is set too large, there is a possibility that the ignition timing is excessively retarded. Therefore, it is preferable to perform the torque reserve control only when the control is necessary or suitable for execution of the control. In this regard, with the above configuration, by performing the above-described torque reserve control according to the operation mode of the engine, basically, the control is required (or suitable for execution of the control). Only in the predetermined operation mode (however, other conditions can be set separately), the above-described torque reserve control is performed, and the occurrence of the inconvenience associated with the control is suppressed.
またこの場合において、前記所定の運転モードとしては、請求項9に記載の発明のように、アイドリング運転を示す運転モードを採用することが有効である。 In this case, as the predetermined operation mode, it is effective to employ an operation mode indicating idling operation as in the invention according to claim 9.
前述したように、上述のトルクリザーブ制御は、エンジントルクの低減しているアイドリング運転時において、車載装置が駆動された場合のトルク変動を補償するために用いて特に有効である。このため、トルクリザーブ制御を行うエンジントルク制御装置としても、上記のように、アイドリング運転時にその制御を実行する装置が特に有益である。 As described above, the above-described torque reserve control is particularly effective when used to compensate for torque fluctuations when the vehicle-mounted device is driven during idling operation in which engine torque is reduced. For this reason, as an engine torque control device that performs torque reserve control, as described above, a device that executes the control during idling operation is particularly useful.
請求項10に記載の発明では、上記請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置において、前記トルク余裕分(リザーブトルク)についてはこれを、トルクピーク(極大点)となる基準トルクからのオフセット量として定められるものすることを特徴とする。このような構成であれば、容易且つ的確にリザーブトルクを設定することが可能になり、ひいてはより好適なトルク制御が実現可能となる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the torque margin (reserved torque) is calculated from a reference torque that is a torque peak (maximum point). It is characterized by being determined as an offset amount. With such a configuration, the reserve torque can be set easily and accurately, and thus more suitable torque control can be realized.
そしてこの場合、前記エンジンが、火花点火式エンジンであり、前記第2のトルクパラメータが、該火花点火式エンジンの点火時期であるようなときには、請求項11に記載の発明のように、前記基準トルクが、1燃料サイクル中で最も大きなエンジントルクの得られる点火時期に相当する最適点火時期(MBT:Minimum advance for the Best Torque)であり、前記オフセット量が、該最適点火時期からの遅角量である構成とすることが有効である。こうした構成であれば、好適なトルク制御が可能になる。
In this case, when the engine is a spark ignition engine and the second torque parameter is an ignition timing of the spark ignition engine, the reference is as in the invention according to
また一方、請求項12に記載の発明では、上記請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンが、火花点火式エンジンであり、前記第1のトルクパラメータが、前記エンジンのシリンダに対する吸入空気量であり、前記第2のトルクパラメータが、前記火花点火式エンジンの点火時期であることを特徴とする。こうした構成とすることにより、上記特許文献1に記載の装置に準ずる態様で、上述のトルクリザーブ制御を容易且つ的確に実現することができるようになる。なお、吸入空気量は、前述したように、例えばスロットル弁開度やISC弁(アイドル回転速度制御用の吸気絞り弁)開度等により制御可能である。
On the other hand, in the invention according to
他方、こうしたエンジントルク制御装置の調整方法としては、請求項13に記載の発明のように、制御対象とするエンジンのトルクの大小に係る第1のトルクパラメータと、該第1のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する第2のトルクパラメータとについて、前記第2のトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を前記第1のトルクパラメータで補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御するエンジントルク制御装置の調整方法であって、単位時間あたりに加速可能な最大加速量であるエンジン回転速度の最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を求めて、そのトルク余裕分を前記エンジントルク制御装置へ設定する方法が有効である。こうした方法であれば、前述したエンジン回転速度の最大加速限界量に基づいてより適切な大きさのリザーブトルクが設定され、ひいてはより好適なトルク制御が可能となる。
On the other hand, as an adjustment method of such an engine torque control device, as in the invention according to
以下、本発明に係るエンジントルク制御装置及びその調整方法を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の装置は、例えば4輪自動車用エンジンとしてのレシプロ式エンジンを対象にしたエンジン制御システムに搭載されている。この装置も、先の特許文献1に記載の装置と同様、いわゆるトルクリザーブ制御を行うトルク制御装置である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying an engine torque control device and an adjustment method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the apparatus according to the present embodiment is mounted on an engine control system for a reciprocating engine as an engine for a four-wheeled vehicle, for example. This device is also a torque control device that performs so-called torque reserve control, similarly to the device described in
まず図1を参照して、本実施形態に係るトルク制御装置が搭載された車両制御システムの概略構成について説明する。なお、本実施形態の制御対象としては、多気筒(例えば4気筒)エンジンを想定している。しかしこの図1においては説明の便宜上、1つのシリンダ(気筒)のみを図示している。 First, a schematic configuration of a vehicle control system in which a torque control device according to this embodiment is mounted will be described with reference to FIG. Note that a multi-cylinder (for example, four-cylinder) engine is assumed as a control target of the present embodiment. However, in FIG. 1, only one cylinder (cylinder) is shown for convenience of explanation.
同図1に示されるように、このエンジン制御システムは、エンジン10(内燃機関)を制御対象として、該エンジン10を制御するための各種センサ及びECU(電子制御ユニット)50等を有して構築されている。
As shown in FIG. 1, this engine control system is constructed with an engine 10 (internal combustion engine) as a control target and various sensors for controlling the
ここで制御対象とされるエンジン10は、火花点火式レシプロエンジンであり、基本的には、シリンダブロック10aによりシリンダ(気筒)20が形成されて構成されている。シリンダブロック10aには、冷却水の通路となる冷却水路10bと、その冷却水路10bを通じてエンジン10内を主に循環する冷却水の温度(冷却水温)を検出する水温センサ10cとが設けられており、その冷却水によりエンジン10が冷却されている。また、シリンダ20内には、ピストン20aが収容され、そのピストン20aの往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。このクランク軸の外周側には、所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)クランク角信号を出力するクランク角センサ10dが配設され、そのクランク軸の回転角度(エンジン回転速度)が検出可能とされている。また、シリンダブロック10aの上端面にはシリンダヘッドが固定されており、そのシリンダヘッドとピストン20a上面との間には燃焼室20bが形成されている。
The
シリンダヘッドには、燃焼室20bに開口する吸気ポート(シリンダ20に対する吸気を流通させる吸気口)と排気ポート(シリンダ20からの排気を流通させる排気口)とが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれクランク軸に連動するカム軸に取り付けられたカムによって駆動される吸気弁21と排気弁22とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、エンジン10の各シリンダに外気を吸入するための吸気管30(吸気マニホールド)が接続され、排気ポートには、エンジン10の各シリンダからの燃焼ガス(排気)を排出するための排気管(排気マニホールド)40が接続されている。そして、吸気管30の中途には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で通路面積の拡大(拡径)されたサージタンク30aが設けられ、このサージタンク30aには吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ30bが設けられている。なお、上記吸気弁21及び排気弁22は、それぞれシリンダ20と吸気ポート(吸気通路)との間、及び、シリンダ20と排気ポート(排気通路)との間を、各弁開閉動作に基づいて連通又は遮断するものである。
The cylinder head is formed with an intake port (an intake port through which intake air flows into the cylinder 20) and an exhaust port (an exhaust port through which exhaust from the
カム軸には、上記吸気弁21及び排気弁22に係る動弁機構として、吸気側及び排気側にそれぞれ可変バルブタイミング装置11,12(可変動弁機構の1つ)及びカムポジションセンサ11a,12aが設けられている。ここで、可変バルブタイミング装置11,12は、周知の可変バルブタイミング機構(VTC)をもって、吸排気弁21,22の開閉時期やバルブオーバーラップ量等のバルブ開閉(弁開閉)動作条件を連続的に可変とするものである。また、カムポジションセンサ11a,12aは、それぞれカム軸の回転位置を検出する(ひいては気筒判別やTDC(上死点)の検出を行う)ためのものである。このシステムでは、カムポジションセンサ11a,12aのセンサ出力がECU50に逐次入力されており、このECU50の指令のもとに上記可変バルブタイミング装置11,12を適宜に操作することで、時々のエンジン運転状態や運転者の要求等に応じて最適なバルブ開閉動作条件を実現している。
The camshaft includes variable
エンジン10の吸気系を構成する吸気管30には、吸気管30最上流部のエアクリーナ31を通じて吸入される新気量を検出するためのエアフロメータ32が設けられている。さらに、このエアフロメータ32の下流側には、DCモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁33(吸気絞り弁)と、このスロットル弁33の開度(スロットル弁開度)や動き(開度変動)を検出するためのスロットル開度センサ33aとが設けられており、その下流側に設けられた上記サージタンク30aへ送る空気量を調節することができるようになっている。
The
また吸気管30は、サージタンク30aの下流側で、エンジン10の各シリンダに空気を導入するように分岐している。そして、この吸気管30の分岐路には、各シリンダの吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式(又はピエゾ駆動式等)のインジェクタ35(燃料噴射弁)がそれぞれ取り付けられている。こうして、このインジェクタ35により、吸気通路、特に各シリンダの吸気ポートに対して、燃料(ガソリン)が噴射供給(ポート噴射)されるようになっている。
Further, the
エンジン10では、上記インジェクタ35により噴射された燃料(厳密には吸入空気との混合気)に対して点火を行うことでその燃料を燃焼させるようにしている。このため、エンジン10のシリンダヘッドには、点火コイル等からなる点火装置15a等を備えた点火プラグ15が、シリンダ毎に取り付けられている。すなわち、このエンジン10において点火を行う際には、ECU50により、上記点火プラグ15に対して、所望の点火時期で高電圧が印加される。そして、この高電圧の印加により、各点火プラグ15の対向電極間に火花放電が発生し、この発生した火花放電によって、燃焼室20b内に導入された混合気が着火、燃焼する。なお、このエンジン10は、4ストロークエンジンである。すなわち、このエンジン10では、吸入・圧縮・燃焼・排気の4行程による1燃焼サイクルが「720°CA」周期で逐次実行される。
In the
一方、エンジン10の排気系を構成する排気管40には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のCO、HC、NOx等を浄化する三元触媒等からなる触媒41が設けられ、この触媒41の上流側には排気を対象として混合気の空燃比又はリッチ/リーンを検出するための酸素濃度センサ41a(例えばリニア検出式のA/Fセンサや2値検出式のO2センサ等)が設けられている。
On the other hand, the
また図示は割愛しているが、このシステムにも、前述した特許文献1に記載の装置と同様、パワーステアリングのポンプや、オルタネータ、エアコンのコンプレッサ等々、エンジン10の出力により駆動される各種の装置が搭載されている。
Although not shown in the figure, in this system as well as the device described in
こうしたシステムの中で電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がECU50である。このECU50には、上記各種センサの他、吸入空気の温度(吸気温)を検出するための吸気温センサ50aや、大気圧力を検出するための大気圧センサ50b、運転者(ドライバ)によるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ50c等の各種センサからの検出信号が逐次入力される。このECU50は、それら各種センサの検出信号に基づいてエンジン10の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記インジェクタ35等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン10に係る各種の制御を行うものである。
In such a system, the
より詳しくは、このECU50は、周知のマイクロコンピュータ(図示略)を備えて構成されている。そして、このマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うCPU(基本処理装置)、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのRAM(Random Access Memory)、プログラムメモリとしてのROM(読み出し専用記憶装置)、データ保存用メモリとしてのEEPROM(電気的に書換可能な不揮発性メモリ)やバックアップRAM(車載バッテリ等のバックアップ電源により給電されているRAM)、さらにはA/D変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、及び通信装置等によって構成されている。そして、ROMには、当該トルク制御に係るプログラムをはじめとするエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ(EEPROM)には、エンジン10の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
More specifically, the
ところで一般に、シリンダ内に吸入される空気量(吸入空気量)は、吸気弁の閉弁タイミング(吸気弁閉タイミング)において確定する。このため、空燃比、ひいてはエンジン10での燃焼による生成トルク等を正確に制御する上では、吸気弁閉タイミング以降に吸入空気量を算出して、その算出された吸入空気量に基づいて燃料噴射量の目標値(目標噴射量)を算出、設定することが好ましい。しかしながら、上記システムに搭載されるような吸気ポート(吸気通路)噴射エンジン10では、目標噴射量を算出するタイミング(目標噴射量算出タイミング)が、吸気弁閉タイミングよりも早い時期にある。したがって、空燃比やトルク等を正確に制御するためには、目標噴射量算出時点(目標噴射量算出タイミング)で、将来の吸気弁閉タイミングにおける吸入空気量(吸気量)を正確に予測することが重要になる。そこで本実施形態では、目標噴射量算出タイミングまでのスロットル弁開度に基づいて吸入空気量を予測するようにしている。ただし、スロットル弁33は動作遅れを伴うため、目標値に追従して正確に実際のスロットル弁開度を予測することは難しい。このため本実施形態では、あえてスロットル弁33の動作を遅らせることで、ドライバビリティ(運転性)に影響が無い程度の応答性を犠牲にしながら、吸入空気量の測定精度(予測精度)を高めるような手法を採用している。すなわち、上記エンジン制御システムでは、スロットル弁33の開度についての目標値(目標スロットル弁開度)が算出されたタイミング(目標開度算出タイミング)から所定の遅延時間(スロットル弁遅延時間)経過後に、上記スロットル弁33が駆動されるようになっている。以下、図2を参照して、このスロットル弁開度の制御について説明する。なお、この図2(a)及び(b)は、それぞれアクセル操作量及びスロットル弁開度についてその推移を示すタイミングチャートである。
In general, the amount of air taken into the cylinder (intake air amount) is determined at the closing timing of the intake valve (intake valve closing timing). For this reason, in order to accurately control the air-fuel ratio, and thus the torque generated by combustion in the
すなわち、例えば同図2(a)に示されるように、タイミングt11において、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれ、そのペダル操作量(アクセル操作量)が変化(例えば増大)した場合、本実施形態の装置では、そのアクセル操作量の変化に追従して目標スロットル弁開度を逐次算出する。ただしこの場合、それら各目標値に基づく上記スロットル弁33(図1)の開度制御は、その算出から所定の遅延時間(例えば「50〜100msec」程度の固定値、スロットル弁遅延時間DT)経過後に行うようにする。すなわち、図2(b)中に実線L12にて示されるように、上記目標開度算出タイミングt11からスロットル弁遅延時間DTが経過したタイミングt12で、その目標スロットル弁開度が制御目標値として設定されることにより、その開度に対して上記スロットル弁33が駆動されることになる。ただしこの際、図2(b)中に破線L12aにて示されるように、実際のスロットル弁開度(実スロットル弁開度)は、上記設定された制御目標値(目標スロットル弁開度)に対して遅れて変化することになる。これは、駆動用アクチュエータの作動遅れや制御遅れなどによるものであり、例えばスロットル弁33固有の一定の特性として、一次遅れ関数を用いた近似等により推定することができる。
That is, for example, as shown in FIG. 2A, when the accelerator pedal is depressed by the driver at timing t11 and the pedal operation amount (accelerator operation amount) changes (for example, increases), In the apparatus, the target throttle valve opening is sequentially calculated following the change in the accelerator operation amount. In this case, however, the opening degree control of the throttle valve 33 (FIG. 1) based on the respective target values has passed a predetermined delay time (for example, a fixed value of about “50 to 100 msec, throttle valve delay time DT) from the calculation. I will do it later. That is, as indicated by a solid line L12 in FIG. 2B, at the timing t12 when the throttle valve delay time DT has elapsed from the target opening calculation timing t11, the target throttle valve opening is set as the control target value. As a result, the
次に、図3及び図4を参照して、目標噴射量の算出態様について説明する。なお、図3は、その目標噴射量算出処理の基本的な手順を示すフローチャート、図4は、その目標噴射量の算出態様の概要を示す図である。また、図3の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばECU50に搭載されたRAMやEEPROM、あるいはバックアップRAM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、図3の一連の処理は、基本的には、ECU50でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン10の各シリンダについて、それぞれ燃焼サイクル周期で、すなわち目標噴射量算出タイミングt0(図4)ごとに逐次実行される。図4は、この図3の一連の処理における各タイミングや期間(時間)の関係を示している。
Next, the calculation mode of the target injection amount will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a basic procedure of the target injection amount calculation process, and FIG. 4 is a diagram showing an outline of a calculation mode of the target injection amount. Also, the values of various parameters used in the processing of FIG. 3 are stored as needed in a storage device such as a RAM, EEPROM, or backup RAM mounted in the
同図3に示されるように、この一連の処理においては、ステップS11で、例えばエンジン回転速度及びクランク角度等に基づいて、次の吸気弁閉タイミングtcを算出する(図4も併せ参照)。 As shown in FIG. 3, in this series of processes, in step S11, the next intake valve closing timing tc is calculated based on, for example, the engine speed and the crank angle (see also FIG. 4).
次に、ステップS12で、例えばスロットル開度センサ33aにより検出されるその時のスロットル弁開度と、期間td〜t0(目標スロットル弁開度取得期間TAG)にて算出された時々の目標スロットル弁開度と、スロットル弁33の動作特性とに基づいて、期間t0〜tcの各時点における実際のスロットル弁開度(実スロットル弁開度)を予測する。すなわちこれにより、吸気弁閉タイミングtcにおける実スロットル弁開度も算出されることになる。この際、スロットル弁33の動作特性は、上述のように、例えば一次応答遅れで近似することができる。また、目標スロットル弁開度取得期間TAGにおいては別途、その時々の目標スロットル弁開度が、継続的に逐次算出され、所定の記憶装置(例えばRAM)に逐次格納されている(詳しくは後述)。そして、期間t0〜tcにおいては、目標値算出のタイミングよりもスロットル弁遅延時間DT(図2)だけ遅れたタイミングで、上記スロットル弁33の開度が上記目標スロットル弁開度の各値に基づいて制御されている。
Next, in step S12, for example, the current throttle valve opening detected by the throttle opening sensor 33a and the target throttle valve opening at the time calculated in the period td to t0 (target throttle valve opening acquisition period TAG). The actual throttle valve opening (actual throttle valve opening) at each time point in the period t0 to tc is predicted based on the degree and the operating characteristics of the
なお、このステップS12において、同ステップS12の処理タイミングである目標噴射量算出タイミングt0から上記ステップS11にて算出された吸気弁閉タイミングtcまでの期間である噴射後吸気期間Tcが、スロットル弁遅延時間DTよりも大きい場合(Tc>DT)がある。この場合には、その遅延時間DTを超える部分については、上記目標スロットル弁開度取得期間TAGにおいて目標スロットル弁開度が算出されていないため、この遅延時間DTを超える部分については、上記方法とは別の方法で実スロットル弁開度を予測する必要がある。その方法としては、例えば目標噴射量算出タイミングt0から時間DT(=スロットル弁遅延時間)だけ経過した後のタイミングtd’やその近傍における実スロットル弁開度予測値から、線形外挿等により予測する方法などを採用することができる。 In this step S12, the post-injection intake period Tc that is the period from the target injection amount calculation timing t0 that is the processing timing of step S12 to the intake valve closing timing tc that is calculated in step S11 is the throttle valve delay. There is a case where the time is larger than the time DT (Tc> DT). In this case, since the target throttle valve opening is not calculated in the target throttle valve opening acquisition period TAG for the portion exceeding the delay time DT, the above method is used for the portion exceeding the delay time DT. It is necessary to predict the actual throttle valve opening by another method. As the method, for example, prediction is made by linear extrapolation or the like from the timing td ′ after the passage of time DT (= throttle valve delay time) from the target injection amount calculation timing t0 or the actual throttle valve opening predicted value in the vicinity thereof. A method etc. can be adopted.
続くステップS13では、例えばクランク角センサ10dにより検出されるその時のエンジン回転速度と、大気圧センサ50bにより検出されるその時の大気圧力と、吸気弁閉タイミングtcにおける実スロットル弁開度(ステップS12にて算出)とに基づき、可変バルブタイミング装置11,12(図1)について、吸気弁閉タイミングtcにおけるバルブタイミングの目標値(目標バルブタイミング)を取得する。そして、その目標バルブタイミングに基づいて、吸気弁閉タイミングtcにおける実際のバルブタイミング(実バルブタイミング)を予測する。
In the subsequent step S13, for example, the engine speed at that time detected by the
なお、上記目標バルブタイミング(吸気及び排気タイミングの少なくとも一方)は、所定のマップ等(例えばROMに記憶保持)に基づき適合値として取得する。詳しくは、例えば予め想定される各エンジン回転速度、各スロットル弁開度、及び各大気圧力について、実験等により最適バルブタイミング(適合値)を求め、そのマップに書き込んでおく。こうして、その二次元マップ(数式でも可)は、それらエンジン運転状態と最適バルブタイミングとの関係を示すものとなっている。 The target valve timing (at least one of intake and exhaust timing) is acquired as an appropriate value based on a predetermined map or the like (for example, stored in ROM). Specifically, for example, optimum valve timings (adapted values) are obtained by experiments and the like for each engine speed, each throttle valve opening, and each atmospheric pressure that are assumed in advance, and are written in the map. Thus, the two-dimensional map (which may be a mathematical expression) shows the relationship between the engine operating state and the optimum valve timing.
また、可変バルブタイミング装置11,12においても、スロットル弁33と同様、目標バルブタイミングの変化に対して一定の作動遅れがある。そしてこの作動遅れも、例えば一次応答遅れで近似することができる。
Also in the variable
続くステップS14では、例えばクランク角センサ10dにより検出されるその時のエンジン回転速度と、吸気弁閉タイミングtcにおける実スロットル弁開度(ステップS12にて算出)及び実バルブタイミング(ステップS13にて算出)とに基づき、吸気弁閉タイミングtcにおける吸入空気量(吸気量)を予測(算出)する。
In the subsequent step S14, for example, the engine speed at that time detected by the
続くステップS15では、先のステップS14にて算出された吸気量予測値に基づいて、目標噴射量(燃料噴射量の目標値)を算出する。そして、その算出値を対象シリンダの目標噴射量として設定する。 In the subsequent step S15, a target injection amount (target value of the fuel injection amount) is calculated based on the predicted intake air amount calculated in the previous step S14. Then, the calculated value is set as the target injection amount of the target cylinder.
本実施形態では、上記のような、スロットル弁33の遅延制御、吸入空気量(吸気量)の予測、ひいては目標噴射量算出等に係る処理が行われつつ、アイドリング運転時には、上記ECU50(トルク制御装置)によりトルクリザーブ制御が行われる。以下、図5〜図13を参照して、そのトルクリザーブ制御を含めたアイドリング制御について詳述する。
In the present embodiment, the ECU 50 (torque control) is performed during the idling operation while the processes related to the delay control of the
このアイドリング制御の実行に際しては、まず図5の処理で実行条件(アイドリング実行条件)の成否、すなわち車両がアイドリング運転状態か否かが判定され、図6に示すように、その実行条件が成立する場合にのみ、トルクリザーブ制御が実行されることになる。はじめに、これら図5及び図6を参照して、当該アイドリング制御の実行条件、なかでもトルクリザーブ制御の実行条件について主に説明する。なお、図5及び図6の処理は、基本的には、ECU50でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、それぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。
In executing the idling control, first, it is determined whether or not the execution condition (idling execution condition) is satisfied, that is, whether or not the vehicle is in an idling operation state, and the execution condition is satisfied as shown in FIG. Only in this case, torque reserve control is executed. First, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the execution condition of the idling control, particularly the execution condition of the torque reserve control will be mainly described. 5 and 6 are basically executed at predetermined crank angles or sequentially at predetermined time intervals by executing a program stored in the ROM by the
図5に示すように、この一連の処理では、まずステップS21で、当該アイドリング制御に係る所定の実行条件の成否を判定する。この実行条件としては、例えば実スロットル弁開度が全閉であることやトランスミッションが所定の状態(操作位置)にあること等を成立条件とすることが有効である。そして、この条件の成否に基づき、上記アイドリング実行条件が成立しているか否かを判断する。 As shown in FIG. 5, in this series of processes, first, in step S21, it is determined whether or not a predetermined execution condition related to the idling control is successful. As this execution condition, for example, it is effective to establish that the actual throttle valve opening is fully closed or that the transmission is in a predetermined state (operation position). Then, based on whether or not this condition is met, it is determined whether or not the idling execution condition is met.
このステップS21において上記実行条件が成立している旨判断された場合には、続くステップS211にて、アイドリング実行フラグに「1」を設定(アイドリング実行フラグ=1)した後、この図5の一連の処理を終了する。他方、ステップS21において、上記実行条件が成立していない旨判断された場合には、続くステップS212にて、アイドリング実行フラグに「0」を設定(アイドリング実行フラグ=0)した後、この図5の一連の処理を終了する。 If it is determined in step S21 that the execution condition is satisfied, then in step S211, the idling execution flag is set to “1” (idling execution flag = 1), and then the series of FIG. Terminate the process. On the other hand, if it is determined in step S21 that the execution condition is not satisfied, the idling execution flag is set to “0” (idling execution flag = 0) in the subsequent step S212. The series of processes is terminated.
一方、図6の処理では、上記実行条件が成立するまで繰り返し最初のステップS31で、アイドリング実行条件の成否、すなわちアイドリング実行フラグに「1」が設定されているか否かが判断されている。そして、上記図6の一連の処理によりアイドリング実行フラグに「1」が設定され、このステップS31にてアイドリング実行フラグに「1」が設定されている旨判断されると、次のステップS32へ進むようになる。 On the other hand, in the process of FIG. 6, it is determined whether or not the idling execution condition is satisfied, that is, whether or not the idling execution flag is set to “1” in the first step S31 until the above execution condition is satisfied. When the idling execution flag is set to “1” by the series of processes shown in FIG. 6 and it is determined in this step S31 that the idling execution flag is set to “1”, the process proceeds to the next step S32. It becomes like this.
このステップS32では、トルクリザーブ制御を実行する。より具体的には、例えばフラグの設定等により、そのトルクリザーブ制御に係る各種処理を、通常制御からトルクリザーブ制御へ切り換える。そして、このトルクリザーブ制御は、上記アイドリング実行フラグに「1」が設定されている間、継続的に実行されることになる。 In step S32, torque reserve control is executed. More specifically, for example, various processing relating to the torque reserve control is switched from normal control to torque reserve control by setting a flag or the like. The torque reserve control is continuously executed while “1” is set in the idling execution flag.
次に、このトルクリザーブ制御について詳述する。 Next, this torque reserve control will be described in detail.
前述した特許文献1に記載の装置と同様、このトルクリザーブ制御においては、点火時期の進角側(トルク増大側)に所定トルク余裕分(リザーブトルク)だけ余裕をもたせた状態で実トルク(実際のトルク)を目標トルクに制御すべく、そのリザーブトルクによる不足分を補うだけのトルクを生成する吸入空気量(吸気量)が、目標吸気量(吸入空気量の目標値)として算出されることになる。ただし本実施形態では、図9に示す態様にて算出されたリザーブトルクが逐次設定(可変設定)されるとともに、そのリザーブトルクの付加された目標吸気量が逐次算出されるようになっている。以下、図7〜図11を参照して、目標吸気量の算出処理の概要、及び、リザーブトルクの算出処理の詳細について説明する。
Similar to the device described in
まず図7及び図8を参照して、この目標吸気量の算出態様について説明する。なお、図7は、同処理の処理手順を示すフローチャート、図8は、上記ECU50の、特にこの目標吸気量の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。また、図7の処理は、基本的には、ECU50でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。そして、その一連の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばECU50に搭載されたRAMやEEPROM、あるいはバックアップRAM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
First, with reference to FIGS. 7 and 8, the calculation mode of the target intake air amount will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the processing, and FIG. 8 is a block diagram showing the part of the
同図7に示すように、この一連の処理では、まずステップS41で、エンジン運転状態に基づいて、予めエンジン運転状態ごとにアイドリング運転時のエンジン回転速度として定められた目標エンジン回転速度(例えば「700rpm」程度)を取得する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等(数式でも可)を用いて取得する。なお、ここで用いるエンジン運転状態としては、例えば触媒41の活性の有無、エンジン温度(水温センサ10cにより冷却水温として検出)等が有効である。
As shown in FIG. 7, in this series of processing, first, in step S41, based on the engine operating state, a target engine speed (for example, “ About 700 rpm "). Specifically, for example, it is obtained by using a predetermined map or the like in which an appropriate value is written in advance by an experiment or the like (which may be a mathematical expression). For example, the presence or absence of activity of the
続くステップS42では、例えば先のステップS41で取得した目標エンジン回転速度と、アクセル操作量と、エンジン運転状態とに基づいて、目標トルクを算出する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等(数式でも可)を用いて取得する。なお、ここで用いるエンジン運転状態としては、例えばエンジン回転速度や、内部損失及び外部損失を含めた各種の損失等が有効である。またこのうち、内部損失は、機械摩擦損失やポンピング損失等に相当し、外部損失は、エンジン出力により駆動される各種車載装置(例えば前述したポンプやコンプレッサ等)の駆動に起因したエンジン負荷に相当する。 In the subsequent step S42, for example, the target torque is calculated based on the target engine speed, the accelerator operation amount, and the engine operating state acquired in the previous step S41. Specifically, for example, it is obtained by using a predetermined map or the like in which an appropriate value is written in advance by an experiment or the like (which may be a mathematical expression). As the engine operating state used here, for example, engine speed, various losses including internal loss and external loss, and the like are effective. Of these, internal loss corresponds to mechanical friction loss, pumping loss, etc., and external loss corresponds to engine load resulting from driving various on-vehicle devices (for example, the pumps and compressors described above) driven by engine output. To do.
次に、ステップS43で、前述のリザーブトルク、すなわち点火時期の進角側に設けられる所定トルク余裕分を取得する(詳しくは後述)。そして、続くステップS44で、目標トルク補正部B11(図8)により、先のステップS43で算出されたリザーブトルクに基づいて所定の補正演算(リザーブトルクの設定)を行う。具体的には、例えばリザーブトルクの分だけ目標トルクを加算(増大)する。これにより、先のステップS42で取得した目標トルクが補正されることになる。 Next, in step S43, the above-described reserve torque, that is, a predetermined torque margin provided on the advance side of the ignition timing is acquired (details will be described later). In step S44, the target torque correction unit B11 (FIG. 8) performs a predetermined correction calculation (set reserve torque) based on the reserve torque calculated in the previous step S43. Specifically, for example, the target torque is added (increased) by the reserve torque. As a result, the target torque acquired in the previous step S42 is corrected.
続くステップS45では、目標吸気量取得部B12(図8)により、上記ステップS44で補正された目標トルクに基づいて、目標吸気量(吸入空気量の目標値)を取得する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等(数式でも可)を用いて取得する。そして、その取得された目標吸気量は、所定の記憶装置(例えばRAM)へ逐次格納される。すなわち本実施形態では、こうして取得された目標吸気量に基づいて前述した遅延制御(図2〜図4)が実行され、スロットル弁33(図1)に対して目標スロットル弁開度が逐次設定されることになる。 In subsequent step S45, the target intake air amount acquisition unit B12 (FIG. 8) acquires the target intake air amount (target value of the intake air amount) based on the target torque corrected in step S44. Specifically, for example, it is obtained by using a predetermined map or the like in which an appropriate value is written in advance by an experiment or the like (which may be a mathematical expression). The acquired target intake air amount is sequentially stored in a predetermined storage device (for example, RAM). That is, in the present embodiment, the above-described delay control (FIGS. 2 to 4) is executed based on the target intake air amount thus obtained, and the target throttle valve opening is sequentially set for the throttle valve 33 (FIG. 1). Will be.
次に、上記図7のステップS43の処理、すなわちリザーブトルクの算出処理について、さらに詳しく説明する。本実施形態では、このリザーブトルクの算出に際して、図9の処理を通じて、より適切な大きさのリザーブトルクを設定することで、より好適なトルク制御を可能としている。以下、図9及び図10を参照して、この図7のステップS43に係る処理態様、すなわちリザーブトルク値の算出態様について説明する。なおここで、図9は、同処理の処理手順を示すフローチャート、図10は、上記ECU50(トルク制御装置)の、特にこのリザーブトルク値の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。 Next, the process of step S43 in FIG. 7, that is, the reserve torque calculation process will be described in more detail. In the present embodiment, when calculating the reserve torque, more appropriate torque control can be performed by setting a reserve torque having a more appropriate magnitude through the processing of FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 9 and FIG. 10, a processing mode according to step S43 of FIG. 7, that is, a calculation mode of the reserve torque value will be described. Here, FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the same processing, and FIG. 10 is a block diagram showing the ECU 50 (torque control device), in particular, the part relating to the calculation of the reserve torque value, which is divided into functions. It is.
同図9に示すように、この一連の処理では、まずステップS51で、加速限界取得部B21(図10)により、所定のエンジン運転状態に基づいて、本実施形態では特にエンジン温度(水温センサ10cにより冷却水温として検出)に基づいて、単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量(最大加速限界量)を算出、設定する。
As shown in FIG. 9, in this series of processes, first in step S51, the acceleration limit acquisition unit B21 (FIG. 10) uses the engine temperature (
ここで、図11を参照して、最大加速限界量について説明する。なお、図11は、最大加速限界量の一例を示す模式図である。 Here, the maximum acceleration limit amount will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of the maximum acceleration limit amount.
同図11に示すように、本実施形態の制御システムでは、上記最大加速限界量が積極的に自動設定され、これによりエンジン回転速度の変動量が規制されている。すなわち、タイミングt21において、図中に一点鎖線L21で示される態様で、エンジン回転速度の目標値が変更されたとしても、実際のエンジン回転速度(実エンジン回転速度)は、図中に実線L22にて示すように、その目標値(目標エンジン回転速度)の変化に完全には追従せず、単位時間あたりに所定の量ずつ増加することになる。そしてこれにより、タイミングt21から所定時間経過したタイミングであるタイミングt22で、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度に到達することになる。 As shown in FIG. 11, in the control system of the present embodiment, the maximum acceleration limit amount is positively automatically set, thereby restricting the fluctuation amount of the engine rotation speed. That is, at the timing t21, even if the target value of the engine speed is changed in the mode indicated by the one-dot chain line L21 in the figure, the actual engine speed (actual engine speed) is indicated by the solid line L22 in the figure. As shown, the change in the target value (target engine speed) does not completely follow, but increases by a predetermined amount per unit time. As a result, the actual engine speed reaches the target engine speed at timing t22, which is the timing after a predetermined time has elapsed from timing t21.
同図11中の破線領域L22aには、この場合における、単位時間Δt(例えば「180°CA」)あたりのエンジン回転速度増加量、すなわち上記最大加速限界量ΔNEを示している。この最大加速限界量ΔNEは、エンジンの仕様(用途)ごとに任意の目的で設定されるものである。例えば乗用車用のエンジンでは、エンジン回転速度の安定性を高めてドライバビリティ(運転性)の悪化を抑制する等の目的で設定される。その設定に際しては、例えば予め実験等により所定値(固定値又は可変値)として設定することができる。本実施形態では、上記図9のステップS51において、予め実験等により適合値の書き込まれた所定のテーブル(一次元マップ)を用いて設定する。詳しくは、エンジン温度(水温センサ10cにより冷却水温として検出)が低いほど、暖機や触媒の活性を促進すべく、より大きな値を最大加速限界量ΔNEに可変設定する。
A broken line region L22a in FIG. 11 shows the engine speed increase amount per unit time Δt (for example, “180 ° CA”), that is, the maximum acceleration limit amount ΔNE in this case. The maximum acceleration limit amount ΔNE is set for an arbitrary purpose for each engine specification (use). For example, in an engine for a passenger car, it is set for the purpose of increasing the stability of the engine rotation speed and suppressing the deterioration of drivability (driability). For the setting, for example, it can be set in advance as a predetermined value (fixed value or variable value) by experiments or the like. In the present embodiment, in step S51 of FIG. 9 described above, the setting is made using a predetermined table (one-dimensional map) in which appropriate values are written in advance through experiments or the like. Specifically, as the engine temperature (detected as the cooling water temperature by the
図9に示す先の一連の処理の説明に戻る。 Returning to the description of the series of processes shown in FIG.
同図9に示されるように、先のステップS51に続くステップS52では、加速トルク取得部B22(加速トルク取得部、図10)により、先のステップS51で取得した最大加速限界量ΔNEと、エンジン10の設計値(例えばEEPROMに記憶されたフライホイール等の設計データ)に基づいて定まる慣性力(イナーシャ特性)と、その時のエンジン回転速度とに基づいて、最大加速限界量ΔNEだけ加速するために必要になるトルク(加速トルク)を算出する。詳しくは、慣性力としての回転慣性モーメントIと、最大加速限界量ΔNEとを掛け合わせる(I×ΔNE)ことによって、その加速に必要なエネルギー値(これが加速トルクに相当)を取得する。 As shown in FIG. 9, in step S52 following the previous step S51, the maximum acceleration limit amount ΔNE acquired in the previous step S51 by the acceleration torque acquisition unit B22 (acceleration torque acquisition unit, FIG. 10) and the engine To accelerate by the maximum acceleration limit amount ΔNE based on the inertial force (inertia characteristics) determined based on 10 design values (for example, design data such as flywheel stored in EEPROM) and the engine speed at that time Calculate the required torque (acceleration torque). Specifically, by multiplying the rotational moment of inertia I as the inertial force by the maximum acceleration limit amount ΔNE (I × ΔNE), an energy value necessary for the acceleration (this corresponds to the acceleration torque) is acquired.
そして続くステップS53では、リザーブトルク取得部B23(図10)により、目標噴射量算出タイミングから次の吸気弁閉タイミングまでの期間である噴射後吸気期間Tc(図4)を推定(算出)し、この噴射後吸気期間Tcにより、先のステップS51で設定した最大加速限界量ΔNE、及び、先のステップS52で取得した加速トルクをそれぞれ補正する。詳しくは、最大加速限界量ΔNEに対して噴射後吸気期間Tcを乗算することにより、すなわち「ΔNE(補正後)=ΔNE(補正前)×Tc」のような演算を行うことにより、新たな値を上記最大加速限界量ΔNEとして設定(可変設定)するとともに、この最大加速限界量ΔNEに基づく新たな加速トルク(=補正前加速トルク×Tc)を取得する。そして、この新たな加速トルクを、上述のリザーブトルクの大きさ(リザーブトルク値)とする。 In subsequent step S53, the reserve torque acquisition unit B23 (FIG. 10) estimates (calculates) a post-injection intake period Tc (FIG. 4), which is a period from the target injection amount calculation timing to the next intake valve closing timing, By this post-injection intake period Tc, the maximum acceleration limit amount ΔNE set in the previous step S51 and the acceleration torque acquired in the previous step S52 are corrected. Specifically, a new value is obtained by multiplying the maximum acceleration limit amount ΔNE by the post-injection intake period Tc, that is, by performing an operation such as “ΔNE (after correction) = ΔNE (before correction) × Tc”. Is set (variably set) as the maximum acceleration limit amount ΔNE, and a new acceleration torque (= acceleration torque before correction × Tc) based on the maximum acceleration limit amount ΔNE is acquired. Then, the new acceleration torque is set as the above-described reserve torque magnitude (reserve torque value).
以上説明したように、本実施形態では、図7に示した態様で目標吸気量が算出される。また、詳しくはその目標吸気量に含まれるリザーブトルクが、図9に示した態様で算出される。そして、次に説明するように、本実施形態では、こうしてリザーブトルクが設定(付加)された吸入空気量に対して、実トルク(推定トルク)が目標トルクに一致するように、点火時期を合わせこむようにする。これにより、点火時期の進角側(トルク増大側)に所定トルク余裕分(リザーブトルク)だけ余裕をもたせた状態で実トルク(実際のトルク)が目標トルクに制御されることになる。すなわち本実施形態では、目標点火時期(点火時期の目標値)が、最適点火時期(MBT:Minimum advance for the Best Torque)に対してではなく、このMBTよりもリザーブトルク(図7のステップS44)だけ遅角側(トルク減少側)へ設定されることになる。なお前述のように、このリザーブトルクよるトルク不足分は上記吸入空気量(吸気量)により補償される。 As described above, in the present embodiment, the target intake air amount is calculated in the manner shown in FIG. More specifically, the reserve torque included in the target intake air amount is calculated in the manner shown in FIG. As will be described below, in this embodiment, the ignition timing is adjusted so that the actual torque (estimated torque) matches the target torque with respect to the intake air amount in which the reserve torque is set (added) in this way. Try to swallow. As a result, the actual torque (actual torque) is controlled to the target torque with a predetermined torque margin (reserved torque) provided on the ignition timing advance side (torque increasing side). That is, in the present embodiment, the target ignition timing (target value of the ignition timing) is not relative to the optimal ignition timing (MBT: Minimum advance for the Best Torque), but is a reserve torque than the MBT (step S44 in FIG. 7). Only the retarding side (torque decreasing side) is set. As described above, the torque shortage due to the reserve torque is compensated by the intake air amount (intake amount).
以下、図12及び図13を参照して、目標点火時期の算出態様について説明する。なお、図12は、同処理の処理手順を示すフローチャート、図13は、上記ECU50の、特にこの目標点火時期の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。また、図12の処理は、基本的には、ECU50でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン10の各シリンダについて、それぞれ燃焼サイクル周期で(目標点火時期算出タイミングごとに)逐次実行される。ちなみに本実施形態では、一例として、この図12の一連の処理を、先の図3のステップS15の後に実行するようにする。そして、この一連の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばECU50に搭載されたRAMやEEPROM、あるいはバックアップRAM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
Hereinafter, the calculation mode of the target ignition timing will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a flowchart showing the processing procedure of the same process, and FIG. 13 is a block diagram showing the part of the
同図12に示すように、この一連の処理では、まずステップS61で、先の図7のステップS42で算出した目標トルクを取得する。次いで、ステップS62で、実トルク推定部B31(図13)により、その時のエンジン運転状態(例えば各種センサにより検出されるエンジン回転速度、吸入空気量、及び空燃比等)に基づいて、実際のエンジントルク(実トルク)を算出する。 As shown in FIG. 12, in this series of processing, first, in step S61, the target torque calculated in step S42 of FIG. 7 is acquired. Next, in step S62, the actual engine estimator B31 (FIG. 13) determines the actual engine based on the engine operating state at that time (for example, engine speed, intake air amount, air-fuel ratio, etc. detected by various sensors). Torque (actual torque) is calculated.
そして、続くステップS63では、トルク比較部B32及び点火遅角量取得部B33(図13)により、それら各ステップにおいて取得された目標トルクと実トルクとを比較して、実トルクと目標トルクとが一致するような点火遅角量Rを算出する。詳しくは、トルク比較部B32により、目標トルクと実トルクとの比率であるトルク効率(例えば「目標トルク/実トルク」)を求める。そして、このトルク効率に基づいて、点火遅角量取得部B33により、実トルクと目標トルクとが一致するような点火遅角量Rを算出する。またここで、上記点火遅角量取得部B33は、例えば図13中に示すようなテーブル(一次元マップ)を有して構成されるものである。すなわち同13中にグラフとして示されるように、上記トルク効率が小さいほど、換言すれば目標トルクに対して実トルクが大きいほど、上記点火遅角量Rをより大きな値として算出する。 In the subsequent step S63, the torque comparison unit B32 and the ignition delay amount acquisition unit B33 (FIG. 13) compare the target torque acquired in each of these steps with the actual torque, and the actual torque and the target torque are obtained. An ignition retardation amount R that matches is calculated. Specifically, the torque comparison unit B32 obtains a torque efficiency (for example, “target torque / actual torque”) that is a ratio between the target torque and the actual torque. Based on this torque efficiency, the ignition retardation amount acquisition unit B33 calculates an ignition retardation amount R such that the actual torque matches the target torque. Here, the ignition retard amount acquisition unit B33 has a table (one-dimensional map) as shown in FIG. 13, for example. That is, as shown in the graph in FIG. 13, the ignition delay amount R is calculated as a larger value as the torque efficiency is smaller, in other words, as the actual torque is larger than the target torque.
そして、こうして取得された点火遅角量Rに基づき、続くステップS64では、目標点火時期取得部B34(図13)により、目標点火時期を算出する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等(数式でも可)を用いてMBTを取得するとともに、このMBTよりも点火遅角量Rだけ遅角側の時期として、上記目標点火時期を算出する。そして、その算出値を対象シリンダの目標点火時期として設定する。 Based on the ignition retard amount R thus acquired, in the subsequent step S64, the target ignition timing is calculated by the target ignition timing acquisition unit B34 (FIG. 13). Specifically, for example, the MBT is acquired using a predetermined map or the like in which an appropriate value is written in advance through experiments or the like (which may be a mathematical expression), and the timing of the retard side by the ignition retard amount R from the MBT A target ignition timing is calculated. Then, the calculated value is set as the target ignition timing of the target cylinder.
本実施形態では、上記各処理が実行されつつ、各シリンダで燃焼が行われる。これにより、アイドリング運転時には、上述のトルクリザーブ制御が行われることになり、前述した車載装置の駆動等によりトルク変動が生じても、適宜にリザーブトルクが放出されるようになる。そしてこれにより、そのトルク変動を高い応答性で補償することができるようになる。しかもこの際、先の図9の処理を通じて、より適切な大きさのリザーブトルクを算出し、設定することで、より好適なトルク制御を可能としている。 In the present embodiment, combustion is performed in each cylinder while the above processes are performed. As a result, during the idling operation, the torque reserve control described above is performed, and the reserve torque is appropriately released even if torque fluctuation occurs due to the driving of the vehicle-mounted device described above. As a result, the torque fluctuation can be compensated with high responsiveness. In addition, at this time, a more appropriate torque control can be performed by calculating and setting a reserve torque having a more appropriate magnitude through the processing of FIG.
以上説明したように、本実施形態に係るエンジントルク制御装置及びその調整方法によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。 As described above, according to the engine torque control device and the adjustment method thereof according to the present embodiment, the following excellent effects can be obtained.
(1)シリンダ20に対する吸入空気量と、火花点火式エンジンであるエンジン10の点火時期とについて、点火時期のトルク増大側(進角側)に所定トルク余裕分(リザーブトルク)だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、リザーブトルクによる不足分を吸入空気量で補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御する。こうしたエンジントルク制御装置(エンジン制御用ECU50)において、単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量である最大加速限界量(図11参照)を取得するプログラム(図10に示す加速限界取得部B21)と、その最大加速限界量の量だけ加速するために必要なトルクである加速トルクを求めるプログラム(図10に示す加速トルク取得部B22)と、その加速トルクに基づいてリザーブトルクを可変設定するプログラム(トルク余裕分設定部、図10に示すリザーブトルク取得部B23及び図7のステップS44)と、を備える構成とした。これにより、リザーブトルクを適切な大きさ、すなわち必要最小限の大きさにより近い値に設定することが可能になり、ひいてはより好適なトルク制御が可能になる。
(1) With respect to the intake air amount to the
(2)上記最大加速限界量ΔNE(図11)についてはこれを、積極的に設定されたもの、すなわちエンジン回転速度の変動量を規制するために設けられたものとした。これにより、リザーブトルクが用途(目的)に適した大きさに設定されることになり、より好適なトルク制御が可能になる。 (2) The maximum acceleration limit amount ΔNE (FIG. 11) is set positively, that is, provided to regulate the fluctuation amount of the engine speed. As a result, the reserve torque is set to a magnitude suitable for the application (purpose), and more suitable torque control becomes possible.
(3)上記最大加速限界量ΔNE(図11)の単位時間として、燃焼間隔に相当する「180°CA」を用いるようにした。これにより、燃焼ごとに出力トルクとして生成、放出される上記リザーブトルクをより正確に設定することが可能になる。 (3) “180 ° CA” corresponding to the combustion interval is used as the unit time of the maximum acceleration limit amount ΔNE (FIG. 11). This makes it possible to set the reserve torque generated and released as output torque for each combustion more accurately.
(4)リザーブトルク(トルク余裕分)についてはこれを、トルクピーク(極大点)となる基準トルクからのオフセット量として定められるものとした。詳しくは、基準トルクを、1燃料サイクル中で最も大きなエンジントルクの得られる点火時期、すなわち最適点火時期(MBT)とするとともに、オフセット量を、そのMBTからの遅角量とした。これにより、容易且つ的確にリザーブトルクを設定することが可能になり、ひいてはより好適なトルク制御が実現可能となる。 (4) The reserve torque (torque margin) is determined as an offset amount from the reference torque that becomes a torque peak (maximum point). Specifically, the reference torque is set to the ignition timing at which the largest engine torque can be obtained in one fuel cycle, that is, the optimal ignition timing (MBT), and the offset amount is set to the retard amount from the MBT. As a result, the reserve torque can be set easily and accurately, and more suitable torque control can be realized.
(5)加速限界取得部B21を、最大加速限界量ΔNE(図11)と、エンジン10の出力回転軸(クランク軸)に生じている慣性力の大きさ(回転慣性モーメントI)とに基づいて、上記加速トルクを求めるように構成した。詳しくは、「I×ΔNE」なる関係式で表されるエネルギー値に基づいて加速トルクを算出するようにした。こうすることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さず、上記加速トルクを容易且つ正確に求めることができるようになる。
(5) The acceleration limit acquisition unit B21 is based on the maximum acceleration limit amount ΔNE (FIG. 11) and the magnitude of the inertial force (rotational inertia moment I) generated on the output rotation shaft (crankshaft) of the
(6)エンジン10について、目標開度算出タイミングtd(図4)にてスロットル弁33(吸気絞り弁)の目標開度を算出するプログラム(目標開度算出手段、図7)と、目標開度算出タイミングtdからスロットル弁遅延時間DTの経過後に、目標開度算出タイミングtdにて算出された目標開度に基づきスロットル弁33の開度を制御するプログラム(吸気絞り弁制御手段、図2参照)と、目標噴射量算出タイミングt0(目標燃料供給量算出タイミング)にて、吸気弁閉タイミングtc(吸気弁21の閉弁タイミング)における吸入空気量を予測するプログラム(吸入空気量予測手段、図3のステップS14)と、その予測された吸入空気量に基づいて吸気ポート(吸気通路)に対する燃料供給量の目標値を算出するプログラム(図3のステップS15)と、目標噴射量算出タイミングt0から吸気弁閉タイミングtcまでの時間Tcが長くなるほど上記最大加速限界量ΔNE(図11)をより大きな値に可変設定するプログラム(遅延制御可変手段、図9のステップS53)と、を備える構成とした。これにより、スロットル弁33の駆動遅れに起因して懸念されるドライバビリティ(運転性)の悪化が生じた場合であれ、その悪化が早期に修復されるようになる。しかも、その最大加速限界量の値の増大に応じてリザーブトルクも大きくなるため、リザーブトルクの放出により高い応答性でトルクを生成する(ひいてはトルク変動を補償する)ことが可能になり、ひいてはその高い応答性により良好なドライバビリティが得られるようになる。
(6) A program (target opening calculation means, FIG. 7) for calculating the target opening of the throttle valve 33 (intake throttle valve) at the target opening calculation timing td (FIG. 4) for the
(7)図9のステップS53においては、目標噴射量算出タイミングt0から吸気弁閉タイミングtcまでの時間Tcによる乗算に基づいて、その時間Tcが長くなるほど最大加速限界量ΔNE(図11)をより大きな値に可変設定するようにした。こうすることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さずとも、上記最大加速限界量ΔNEを容易且つ的確に可変設定することが可能になる。 (7) In step S53 of FIG. 9, based on the multiplication by the time Tc from the target injection amount calculation timing t0 to the intake valve closing timing tc, the maximum acceleration limit amount ΔNE (FIG. 11) is increased as the time Tc becomes longer. Variably set to a large value. By doing so, the maximum acceleration limit amount ΔNE can be variably set easily and accurately without requiring a fitting map that requires enormous labor for creation.
(8)エンジンの本体温度(エンジン温度)に基づいて上記最大加速限界量ΔNEを可変とするプログラムを備える構成とした。これにより、エンジン10の暖機状態に基づいて最大加速限界量ΔNEの値を適切な値に設定することが可能になり、ひいては暖機や触媒活性を促進することも可能になる。
(8) The program includes a program for changing the maximum acceleration limit amount ΔNE based on the engine body temperature (engine temperature). As a result, the value of the maximum acceleration limit amount ΔNE can be set to an appropriate value based on the warm-up state of the
(9)図10に示すリザーブトルク取得部B23として、加速トルクそのものの値をリザーブトルクとして設定する(設定自体は図7のステップS44にて行う)ものを採用するようにした。これにより、制御の簡易化を図ることができるようになる。 (9) As the reserve torque acquisition unit B23 shown in FIG. 10, the value of the acceleration torque itself is set as the reserve torque (setting itself is performed in step S44 in FIG. 7). Thereby, simplification of control can be achieved.
(10)エンジン10がアイドリング運転を示す運転モードで運転されているか否かを判定するプログラム(運転モード判定手段、図5)と、その運転モードで運転されている旨判定されている間は前記第1のトルクパラメータを、前記目標トルクよりも前記トルク余裕分だけトルク増大側に制御するプログラム(トルク余裕分形成手段、図6)と、を備える構成とした。こうすることで、アイドリング運転中のみにおいて、上述のトルクリザーブ制御が行われるようになり、その制御に伴う不都合の発生は抑制されることになる。
(10) A program for determining whether or not the
(11)エンジントルクを制御するためのトルクパラメータとして、応答速度の速い点火時期と応答速度の遅い吸入空気量との組み合わせを用いるようにした。こうすることにより、上記特許文献1に記載の装置に準ずる態様で、上述のトルクリザーブ制御を容易且つ的確に実現することができるようになる。
(11) As a torque parameter for controlling the engine torque, a combination of an ignition timing with a fast response speed and an intake air amount with a slow response speed is used. By doing so, the above-described torque reserve control can be easily and accurately realized in a manner similar to the apparatus described in
(12)上記エンジントルク制御装置(ECU50)の調整方法としても、単位時間あたりに加速可能な最大加速量であるエンジン回転速度の最大加速限界量ΔNEに基づいてリザーブトルクを求めて、そのリザーブトルク分を、上記エンジントルク制御装置(ECU50)へ設定するようにした。こうした方法であれば、前述したエンジン回転速度の最大加速限界量ΔNEに基づいてより適切な大きさのリザーブトルクが設定され、ひいてはより好適なトルク制御が可能となる。 (12) As an adjustment method of the engine torque control device (ECU 50), the reserve torque is obtained based on the maximum acceleration limit amount ΔNE of the engine rotation speed that is the maximum acceleration amount that can be accelerated per unit time, and the reserve torque is obtained. Minutes are set in the engine torque control device (ECU 50). With such a method, a reserve torque having a more appropriate magnitude is set based on the aforementioned maximum acceleration limit amount ΔNE of the engine rotation speed, and thus more suitable torque control is possible.
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。 The embodiment described above may be modified as follows.
・スロットル弁33の開度制御に係る遅延時間DT(図2)を可変値として設定する場合などには、例えばこの遅延時間DTが長くなるほど上記最大加速限界量ΔNEをより大きな値に可変設定するプログラムを備える構成とすることも有効である。こうした構成によっても、前記(6)の効果に準ずる効果が得られるようになる。
When the delay time DT (FIG. 2) relating to the opening degree control of the
・上記実施形態では、図13に示したように、リザーブトルクの設定(付加)された吸入空気量について、実トルク(推定トルク)が目標トルクに一致するように、点火時期を合わせこむようにした。しかしこれに限られず、例えば図14(図13に対応するブロック図)に示すように、先の実トルク推定部B31に代えて、目標トルクに対してリザーブトルクを加算するリザーブトルク加算部B31aを設けた構成とすることもできる。すなわちこの場合は、実トルク推定部B31による推定トルクに代えて、リザーブトルク加算部B31aによるリザーブトルク加算値を用いることになる。こうした構成によっても、基本的には同様に上述のトルクリザーブ制御を行うことが可能である。 In the above embodiment, as shown in FIG. 13, the ignition timing is adjusted so that the actual torque (estimated torque) matches the target torque for the intake air amount for which the reserve torque is set (added). . However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 14 (block diagram corresponding to FIG. 13), a reserve torque adding unit B31a for adding the reserve torque to the target torque is provided instead of the actual torque estimating unit B31. It can also be set as the provided structure. That is, in this case, the reserve torque addition value by the reserve torque addition unit B31a is used instead of the estimation torque by the actual torque estimation unit B31. Even with such a configuration, basically, the above-described torque reserve control can be similarly performed.
・上記実施形態では、スロットル弁33の遅延制御(図2〜図4)を行うようにした。しかし、こうした遅延制御を実行することは必須の構成ではなく、遅延時間を設けずにその時々の目標スロットル弁開度に基づいてスロットル弁33の開度を制御するようにしてもよい。すなわちこの場合は、目標噴射量算出タイミングt0(図4)にて算出された目標スロットル弁開度に基づいて、目標噴射量が算出されることになる。こうした構成によっても、基本的には同様に上述のトルクリザーブ制御を行うことが可能である。
In the above embodiment, the delay control (FIGS. 2 to 4) of the
・上記実施形態では、エンジンの本体温度(エンジン温度)に基づいて上記最大加速限界量ΔNEを可変とするプログラムを備える構成とした。しかし、直接的なエンジン温度に代えて、間接的にエンジン温度の高低を示すエンジン温度の相当値(例えばエンジン10から排出される排気温度等)に基づいて上記最大加速限界量ΔNEを可変とするプログラムを備える構成とすることもできる。そしてこの場合も、前記(8)の効果と同様の効果又は準ずる効果が得られるようになる。
In the embodiment described above, a configuration is provided that includes a program that makes the maximum acceleration limit amount ΔNE variable based on the engine body temperature (engine temperature). However, instead of the direct engine temperature, the maximum acceleration limit amount ΔNE is made variable based on an equivalent value of the engine temperature that indirectly indicates the level of the engine temperature (for example, the exhaust temperature discharged from the
・また、エンジン回転速度は高速であるほど不安定になり易いため、例えば先の図7のステップS41で取得した目標エンジン回転速度が大きいほど、より小さな値を上記最大加速限界量ΔNEに可変設定するプログラムを備える構成とすることも有効である。 In addition, since the higher the engine speed, the more likely it becomes unstable. For example, the larger the target engine speed acquired in step S41 of FIG. It is also effective to have a configuration that includes a program that performs the above process.
・この最大加速限界量ΔNEを可変値にすることは必須の構成ではなく、例えば所定の固定値(定数)としてもよい。こうすることで、制御が簡素になるとともに、適合マップの数を削減することができる。 It is not essential to make this maximum acceleration limit amount ΔNE variable, but it may be a predetermined fixed value (constant), for example. By doing so, the control is simplified and the number of matching maps can be reduced.
・上記最大加速限界量ΔNEを、積極的に自動設定された限界(上限値)とした。しかしこれに限られず、この最大加速限界量ΔNEはユーザにより設定されたものとしてもよい。また、積極的に設けられたものではなく、エンジン自体の性能的な加速限界であってもよい。 The maximum acceleration limit amount ΔNE is set to an automatically set limit (upper limit value). However, the present invention is not limited to this, and the maximum acceleration limit amount ΔNE may be set by the user. Further, it may not be positively provided, but may be a performance acceleration limit of the engine itself.
・吸入空気量(吸気量)の制御方式は、スロットル弁開度によるものに限られず任意である。例えばISC弁(アイドル回転速度制御用の吸気絞り弁)開度等により吸気量を制御するように構成してもよい。 -The control method of the intake air amount (intake amount) is not limited to that based on the throttle valve opening, but is arbitrary. For example, the intake air amount may be controlled by the opening degree of an ISC valve (intake throttle valve for idle rotation speed control) or the like.
・エンジントルクを制御するためのトルクパラメータとしては、任意の第1のトルクパラメータと、該第1のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する(トルクが増大側又は減少側へ変わるように働きかける)第2のトルクパラメータとの組み合わせであれば、基本的には任意のパラメータを採用することができる。 -As a torque parameter for controlling the engine torque, it acts on the engine torque with an arbitrary first torque parameter and higher responsiveness than when the first torque parameter is changed (the torque increases or decreases). As long as it is a combination with the second torque parameter), basically any parameter can be adopted.
・アイドリング運転を示す運転モード以外の運転モードにおいて、トルクリザーブ制御を行うように構成してもよい。 -You may comprise so that torque reserve control may be performed in operation modes other than the operation mode which shows idling operation.
・要は、最大加速限界量ΔNEに基づいてリザーブトルク(トルク余裕分)を可変設定するプログラム(トルク余裕分可変手段)を備える構成であれば、前記(1)の効果と同様の効果又は準ずる効果が得られ、所期の目的は達成されることになる。 In short, if the configuration includes a program (torque margin variable means) that variably sets the reserve torque (torque margin) based on the maximum acceleration limit amount ΔNE, the same or similar effect as the effect (1) above The effect is achieved and the intended purpose is achieved.
・上記エンジントルク制御装置(ECU50)の調整方法としても、ユーザ自身が、上記最大加速限界量ΔNEに基づいてリザーブトルクを求めて、そのリザーブトルク分を、上記エンジントルク制御装置(ECU50)へ設定するようにしてもよい。こうした場合も、前記(12)の効果と同様の効果又は準ずる効果が得られるようになる。 As a method of adjusting the engine torque control device (ECU 50), the user himself obtains the reserve torque based on the maximum acceleration limit amount ΔNE and sets the reserve torque amount in the engine torque control device (ECU 50). You may make it do. Even in such a case, the same effect as the effect (12) or an equivalent effect can be obtained.
・制御対象とするエンジンの種類やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。 -The type and system configuration of the engine to be controlled can be changed as appropriate according to the application.
・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア(プログラム)を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。 In the embodiment and the modification, it is assumed that various kinds of software (programs) are used. However, similar functions may be realized by hardware such as a dedicated circuit.
10…エンジン、15…点火プラグ、15a…点火装置、20…シリンダ(気筒)、21…吸気弁、33…スロットル弁、33a…スロットル開度センサ、35…インジェクタ、50…ECU(電子制御ユニット)。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量である最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分可変手段を備えることを特徴とするエンジントルク制御装置。 The first torque parameter related to the magnitude of the torque of the engine to be controlled, and the second torque parameter that acts on the engine torque with higher responsiveness than when the first torque parameter is changed, In order to maintain or form a state where a predetermined torque margin is provided on the torque increase side of the torque parameter, the shortage due to the torque margin is supplemented with the first torque parameter to comprehensively calculate the actual torque of the engine output. In the engine torque control device that controls the torque to the target torque,
An engine torque control apparatus comprising: a torque margin variable means for variably setting the torque margin based on a maximum acceleration limit amount that is a maximum acceleration amount of an engine speed that can be accelerated per unit time.
前記最大加速限界量だけ加速するために必要になるトルクである加速トルクを求める加速トルク取得部と、
該加速トルク取得部により取得された加速トルクに基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分設定部と、
によって構成されるものである請求項1に記載のエンジントルク制御装置。 The torque margin variable means is:
An acceleration torque acquisition unit for obtaining an acceleration torque which is a torque required for accelerating by the maximum acceleration limit amount;
A torque margin setting unit that variably sets the torque margin based on the acceleration torque acquired by the acceleration torque acquisition unit;
The engine torque control device according to claim 1, comprising:
前記加速トルク取得部は、「I×ΔNE」なる関係式で表されるエネルギー値に基づいて前記加速トルクを算出するものである請求項3に記載のエンジントルク制御装置。 When the maximum acceleration limit amount is ΔNE and the rotational moment of inertia generated on the output rotation shaft of the engine is I,
The engine torque control device according to claim 3, wherein the acceleration torque acquisition unit calculates the acceleration torque based on an energy value represented by a relational expression “I × ΔNE”.
該エンジンについて、所定のタイミングである目標開度算出タイミングにて前記吸気絞り弁の目標開度を算出する目標開度算出手段と、
前記目標開度算出タイミングから所定遅延時間の経過後に、該目標開度算出タイミングにて算出された前記目標開度に基づき前記吸気絞り弁の開度を制御する吸気絞り弁制御手段と、
前記吸気弁の閉弁タイミングよりも前にあって前記吸気通路に対する燃料供給量の目標値を算出するタイミングである目標燃料供給量算出タイミングにて、前記吸気弁の閉弁タイミングにおける吸入空気量を予測する吸入空気量予測手段と、
前記吸入空気量予測手段により予測された吸入空気量に基づいて前記吸気通路に対する燃料供給量を算出する手段と、
前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間、及び、前記吸気絞り弁の開度制御に係る遅延時間の少なくとも一方が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定する遅延制御可変手段と、
を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。 The engine includes a cylinder that is a combustion part, an intake passage that circulates intake air to the cylinder, and an intake valve that communicates or blocks between the cylinder and the intake passage based on a valve opening / closing operation, An intake air amount for the cylinder is controlled based on an opening of an intake throttle valve provided in the middle of the intake passage, and fuel to be used for combustion together with the intake air is supplied to the intake passage. And
About the engine, target opening calculation means for calculating a target opening of the intake throttle valve at a target opening calculation timing which is a predetermined timing;
An intake throttle valve control means for controlling the intake throttle valve opening based on the target opening calculated at the target opening calculation timing after a predetermined delay time has elapsed from the target opening calculation timing;
The intake air amount at the closing timing of the intake valve is calculated at a target fuel supply amount calculation timing that is a timing for calculating a target value of the fuel supply amount to the intake passage before the intake valve closing timing. Means for predicting the intake air amount,
Means for calculating a fuel supply amount to the intake passage based on the intake air amount predicted by the intake air amount prediction means;
The maximum acceleration limit amount can be changed to a larger value as at least one of the time from the target fuel supply amount calculation timing to the closing timing of the intake valve and the delay time related to the opening control of the intake throttle valve becomes longer. Variable delay control means to set;
An engine torque control device according to any one of claims 1 to 4.
前記運転モード判定手段により所定の運転モードで運転されている旨判定されている間は前記第1のトルクパラメータを、前記目標トルクよりも前記トルク余裕分だけトルク増大側に制御するトルク余裕分形成手段と、
を備える請求項1〜7のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。 Operation mode determination means for determining whether or not the engine is operated in a predetermined operation mode;
Torque margin formation for controlling the first torque parameter to the torque increasing side by the torque margin from the target torque while the operation mode determining means determines that the vehicle is operating in the predetermined operation mode. Means,
An engine torque control device according to any one of claims 1 to 7.
前記第2のトルクパラメータは、該火花点火式エンジンの点火時期であり、
前記基準トルクは、1燃料サイクル中で最も大きなエンジントルクの得られる点火時期に相当する最適点火時期(MBT)であり、
前記オフセット量は、該最適点火時期からの遅角量である請求項10に記載のエンジントルク制御装置。 The engine is a spark ignition engine;
The second torque parameter is an ignition timing of the spark ignition engine,
The reference torque is an optimum ignition timing (MBT) corresponding to an ignition timing at which the largest engine torque is obtained in one fuel cycle,
The engine torque control device according to claim 10, wherein the offset amount is a retard amount from the optimum ignition timing.
前記第1のトルクパラメータは、前記エンジンのシリンダに対する吸入空気量であり、
前記第2のトルクパラメータは、前記火花点火式エンジンの点火時期である請求項1〜11のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。 The engine is a spark ignition engine;
The first torque parameter is an intake air amount with respect to a cylinder of the engine;
The engine torque control device according to any one of claims 1 to 11, wherein the second torque parameter is an ignition timing of the spark ignition type engine.
単位時間あたりに加速可能な最大加速量であるエンジン回転速度の最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を求めて、そのトルク余裕分を前記エンジントルク制御装置へ設定することを特徴とするエンジントルク制御装置の調整方法。 The first torque parameter related to the magnitude of the torque of the engine to be controlled, and the second torque parameter that acts on the engine torque with higher responsiveness than when the first torque parameter is changed, In order to maintain or form a state where a predetermined torque margin is provided on the torque increase side of the torque parameter, the shortage due to the torque margin is supplemented with the first torque parameter to comprehensively calculate the actual torque of the engine output. An adjustment method for an engine torque control device for controlling the torque to a target torque,
An engine characterized by obtaining the torque margin based on a maximum acceleration limit amount of engine rotation speed, which is a maximum acceleration amount that can be accelerated per unit time, and setting the torque margin in the engine torque control device. Adjustment method of torque control device.
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