JP2010019136A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、推定トルクと要求トルクとの比に基づいて点火時期を制御する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine that controls ignition timing based on a ratio between an estimated torque and a required torque.
従来、火花点火式の内燃機関では、そのトルクを制御するための手段として空気量の調整と合わせて点火時期の調整が用いられている。例えば、特開2005−113877号公報に記載された技術では、ベース点火時期とMBTとの差に応じて決まる点火時期効率によって要求トルクが補正され、その効率補正された要求トルクに基づいて要求スロットル開度が算出されている。また、実際の空気量と機関回転数とから推定されたMBTにおける推定トルクが求められ、推定トルクと補正前の要求トルクとの比に基づいてMBTに対する点火遅角量が算出されている。
上記公報に記載の技術によれば、要求トルクの変化に応じてスロットル開度が変化し、スロットル開度の変化に応じて空気量が変化する。そして、空気量の変化に応じて推定トルクが変化する。つまり、推定トルクは要求トルクに追従して変化する。要求トルクが推定トルクに反映されるまでの過程には、制御装置内部での演算処理及び信号伝達の遅れ、スロットルの動作遅れ、或いはセンサの出力遅れ等の各種応答遅れが発生する。このため、推定トルクと要求トルクとの間には常に時間的なずれが存在している。 According to the technique described in the above publication, the throttle opening changes in accordance with a change in required torque, and the air amount changes in accordance with a change in throttle opening. Then, the estimated torque changes according to the change in the air amount. That is, the estimated torque changes following the required torque. In the process until the required torque is reflected in the estimated torque, various response delays such as a delay in arithmetic processing and signal transmission in the control device, a delay in the operation of the throttle, or a delay in the output of the sensor occur. For this reason, there is always a time lag between the estimated torque and the required torque.
上記の時間的なずれは要求トルクが過渡的に変化しているとき、特に、要求トルクが減少しているときにある問題を生じさせる。例えば、図9に示すように要求トルクが振動的に変化している場合、推定トルクもそれに追従して振動的に変化する。このとき、上述の各種応答遅れに伴う時間的なずれは、推定トルクと要求トルクとの間の位相のずれとして現れる。この結果、推定トルクが要求トルクよりも大きくなっている期間が周期的に生じることになる。 The above time lag causes a problem when the required torque is changing transiently, particularly when the required torque is decreasing. For example, as shown in FIG. 9, when the required torque changes in a vibrational manner, the estimated torque also changes in a vibrational manner following that. At this time, the time lag accompanying the various response delays described above appears as a phase lag between the estimated torque and the required torque. As a result, a period in which the estimated torque is larger than the required torque is periodically generated.
上記公報に記載の技術によれば、推定トルクと要求トルクとの比に応じて点火遅角量が決定されるため、推定トルクが要求トルクよりも大きくなっている期間は点火時期がMBTよりも遅角されることになる。そして、このような点火遅角は点火時期効率が最大効率に設定されているとき、すなわち、MBTでの運転が要求されているときでも自動的に行われてしまう。つまり、上記公報に記載の技術は、点火時期の意図しない遅角によって燃費を不必要に悪化させてしまうおそれがあった。 According to the technique described in the above publication, since the ignition retard amount is determined according to the ratio between the estimated torque and the required torque, the ignition timing is higher than the MBT during the period when the estimated torque is larger than the required torque. It will be delayed. Such ignition retardation is automatically performed even when the ignition timing efficiency is set to the maximum efficiency, that is, when the operation at MBT is required. In other words, the technology described in the above publication may unnecessarily deteriorate the fuel consumption due to an unintended retardation of the ignition timing.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、推定トルクと要求トルクとの間の時間的なずれに起因する点火時期の不要な遅角を防止できるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an internal combustion engine that can prevent an unnecessary retard of the ignition timing due to a time lag between the estimated torque and the required torque. An object of the present invention is to provide a control device.
上記の目的を達成するため、第1の発明は、吸入空気量を調整する吸気アクチュエータの動作と点火時期とによって機関トルクを制御可能な内燃機関の制御装置において、
要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
前記要求トルクに基づいて前記吸気アクチュエータの動作を制御する吸気アクチュエータ制御手段と、
点火時期を最適点火時期に設定したときの推定トルクを前記吸気アクチュエータの動作に基づいて算出する推定トルク算出手段と、
前記要求トルクと前記推定トルクとの比をトルク効率として算出するトルク効率算出手段と、
前記トルク効率に基づいて点火時期を設定する点火時期設定手段と、
前記要求トルクの変化率を算出する要求トルク変化率算出手段と、
前記要求トルク変化率と前記吸気アクチュエータの動作に対するトルクの応答性とを比較し、前記吸気アクチュエータの動作によって前記要求トルク変化率を達成可能か否か判定する判定手段と、
前記要求トルク変化率が達成可能である場合には前記トルク効率を最大効率に固定するトルク効率固定手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention is an internal combustion engine control apparatus capable of controlling an engine torque by an operation of an intake actuator for adjusting an intake air amount and an ignition timing.
Requested torque obtaining means for obtaining the requested torque;
Intake actuator control means for controlling the operation of the intake actuator based on the required torque;
Estimated torque calculating means for calculating an estimated torque when the ignition timing is set to the optimal ignition timing based on the operation of the intake actuator;
Torque efficiency calculating means for calculating a ratio between the required torque and the estimated torque as torque efficiency;
Ignition timing setting means for setting the ignition timing based on the torque efficiency;
A required torque change rate calculating means for calculating a change rate of the required torque;
A determination means that compares the required torque change rate with a response of torque to the operation of the intake actuator, and determines whether the required torque change rate can be achieved by the operation of the intake actuator;
Torque efficiency fixing means for fixing the torque efficiency to a maximum efficiency when the required torque change rate is achievable;
It is characterized by having.
また、第2の発明は、吸入空気量を調整する吸気アクチュエータの動作と点火時期とによって機関トルクを制御可能な内燃機関の制御装置において、
要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
前記要求トルクに基づいて前記吸気アクチュエータの動作を制御する吸気アクチュエータ制御手段と、
点火時期を最適点火時期に設定したときの推定トルクを前記吸気アクチュエータの動作に基づいて算出する推定トルク算出手段と、
前記要求トルクと前記推定トルクとの間の位相のずれを補正するように前記要求トルクを遅延処理する遅延処理手段と、
前記遅延処理後の要求トルクと前記推定トルクとの比をトルク効率として算出するトルク効率算出手段と、
前記トルク効率に基づいて点火時期を設定する点火時期設定手段と、
を備えることを特徴としている。
The second invention is a control device for an internal combustion engine capable of controlling an engine torque by an operation of an intake actuator for adjusting an intake air amount and an ignition timing.
Requested torque obtaining means for obtaining the requested torque;
Intake actuator control means for controlling the operation of the intake actuator based on the required torque;
Estimated torque calculating means for calculating an estimated torque when the ignition timing is set to the optimal ignition timing based on the operation of the intake actuator;
A delay processing means for delaying the required torque so as to correct a phase shift between the required torque and the estimated torque;
Torque efficiency calculation means for calculating a ratio between the required torque after the delay processing and the estimated torque as torque efficiency;
Ignition timing setting means for setting the ignition timing based on the torque efficiency;
It is characterized by having.
第3の発明は、第2の発明において、
前記遅延処理手段は、少なくとも前記要求トルクの変化に対する前記吸気アクチュエータの応答遅れ時間だけ、前記トルク効率の算出に使用される要求トルクを遅延させることを特徴としている。
According to a third invention, in the second invention,
The delay processing means delays the required torque used for calculating the torque efficiency by at least the response delay time of the intake actuator with respect to the change in the required torque.
第4の発明は、第3の発明において、
前記遅延処理手段による要求トルクの遅延時間には、前記吸気アクチュエータの動作に対する吸入空気量の応答遅れ時間が含まれることを特徴としている。
According to a fourth invention, in the third invention,
The delay time of the required torque by the delay processing means includes a response delay time of the intake air amount with respect to the operation of the intake actuator.
第5の発明は、第2乃至第4の何れか1つの発明において、
前記トルク効率の算出に使用する要求トルクを前記遅延処理後の要求トルクから前記遅延処理前の要求トルクに切り替える切替手段をさらに備えることを特徴としている。
According to a fifth invention, in any one of the second to fourth inventions,
The apparatus further comprises switching means for switching the required torque used for calculating the torque efficiency from the required torque after the delay process to the required torque before the delay process.
第6の発明は、第5の発明において、
前記切替手段は、前記要求トルクの出所に基づいて燃費優先かトルク精度優先かを判定し、燃費優先であれば前記遅延処理後の要求トルクを使用し、トルク精度優先であれば前記遅延処理前の要求トルクに切り替えることを特徴としている。
According to a sixth invention, in the fifth invention,
The switching means determines whether to prioritize fuel efficiency or torque accuracy based on the origin of the required torque. If the fuel efficiency is prioritized, the request torque after the delay process is used. It is characterized by switching to the required torque.
第7の発明は、第5の発明において、
前記切替手段は、前記要求トルクの変化率が所定値よりも大きいか否か判定し、前記要求トルクの変化率が所定値以下であれば前記遅延処理後の要求トルクを使用し、前記要求トルクの変化率が所定値よりも大きければ前記遅延処理前の要求トルクに切り替えることを特徴としている。
According to a seventh invention, in the fifth invention,
The switching means determines whether or not the rate of change of the required torque is greater than a predetermined value. If the rate of change of the required torque is less than or equal to a predetermined value, the required torque is used after the delay processing, and the required torque If the rate of change of is greater than a predetermined value, the torque is switched to the required torque before the delay process.
第1の発明によれば、吸気アクチュエータの動作によって要求トルクの変化率を達成可能なときには、点火時期の設定の基礎とされるトルク効率が最大効率に固定される。このため、推定トルクと要求トルクとの間の時間的なずれによって推定トルクが要求トルクよりも大きくなったとしても、トルク効率が最大効率に固定されることにより不要な点火遅角は防止される。一方、吸気アクチュエータの動作のみでは要求トルクの変化率を達成できないときには、そのままのトルク効率に基づいて点火時期が設定されることにより、吸気アクチュエータの動作と点火時期との協働によって要求トルクの変化率を達成することができる。 According to the first aspect, when the change rate of the required torque can be achieved by the operation of the intake actuator, the torque efficiency that is the basis for setting the ignition timing is fixed to the maximum efficiency. For this reason, even if the estimated torque becomes larger than the required torque due to a time lag between the estimated torque and the required torque, unnecessary ignition retardation is prevented by fixing the torque efficiency to the maximum efficiency. . On the other hand, when the change rate of the required torque cannot be achieved only by the operation of the intake actuator, the ignition timing is set based on the torque efficiency as it is, so that the change of the required torque is achieved by the cooperation of the operation of the intake actuator and the ignition timing. Rate can be achieved.
第2の発明によれば、点火時期の設定の基礎とされるトルク効率は、要求トルクと推定トルクとの間の位相のずれを補正するように遅延処理された要求トルクを用いて算出される。これによれば、推定トルクと要求トルクとの間の時間的なずれに起因してトルク効率が低下することは防止され、ひいては不要な点火遅角は防止される。 According to the second aspect of the invention, the torque efficiency that is the basis for setting the ignition timing is calculated using the required torque that has been delayed so as to correct the phase shift between the required torque and the estimated torque. . According to this, it is possible to prevent a decrease in torque efficiency due to a time lag between the estimated torque and the required torque, and thus an unnecessary ignition delay is prevented.
第3の発明によれば、要求トルクの変化に対する吸気アクチュエータの応答遅れ時間を考慮することで、要求トルクと推定トルクとの間の位相のずれを精度良く補正することができる。 According to the third aspect of the invention, the phase shift between the required torque and the estimated torque can be accurately corrected by considering the response delay time of the intake actuator with respect to the change in the required torque.
第4の発明によれば、吸気アクチュエータの動作に対する吸入空気量の応答遅れ時間を要求トルクの遅延時間に含めることで、要求トルクと推定トルクとの間の位相のずれをより精度良く補正することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the response delay time of the intake air amount with respect to the operation of the intake actuator is included in the delay time of the required torque, thereby correcting the phase shift between the required torque and the estimated torque with higher accuracy. Can do.
第5の発明によれば、トルク効率の算出に使用する要求トルクとして遅延処理後の要求トルクと遅延処理前の要求トルクの何れか一方を選択できるので、状況に応じた点火時期制御が可能になる。 According to the fifth aspect, since either the required torque after the delay process or the required torque before the delay process can be selected as the required torque used for calculating the torque efficiency, the ignition timing can be controlled according to the situation. Become.
第6の発明によれば、燃費優先のときには遅延処理後の要求トルクに基づいてトルク効率を算出することで、不要な点火遅角を防止して燃費を向上させることができる。また、トルク精度優先のときには遅延処理前の要求トルクに基づいてトルク効率を算出することで、推定トルクと要求トルクとの比に応じた点火遅角によって要求トルクに対する実トルクの追従精度を向上させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when priority is given to fuel efficiency, the torque efficiency is calculated based on the required torque after the delay process, thereby preventing unnecessary ignition delay and improving fuel efficiency. Further, when priority is given to torque accuracy, torque efficiency is calculated based on the required torque before delay processing, thereby improving the follow-up accuracy of the actual torque with respect to the required torque by the ignition delay according to the ratio between the estimated torque and the required torque. be able to.
第7の発明によれば、要求トルクの変化率が比較的小さく吸気アクチュエータの動作によってその変化率を達成可能なときには、遅延処理後の要求トルクに基づいてトルク効率を算出することで、不要な点火遅角を防止して燃費を向上させることができる。逆に、要求トルクの変化率が比較的大きく吸気アクチュエータの動作のみでは達成できないときには、遅延処理前の要求トルクに基づいてトルク効率を算出することで、吸気アクチュエータの動作と点火時期との協働によって要求トルクの変化率を達成することが可能となり、高いトルク追従性能を確保することができる。 According to the seventh aspect, when the change rate of the required torque is relatively small and can be achieved by the operation of the intake actuator, it is unnecessary by calculating the torque efficiency based on the required torque after the delay process. It is possible to improve ignition efficiency by preventing ignition delay. On the contrary, when the change rate of the required torque is relatively large and cannot be achieved only by the operation of the intake actuator, the torque efficiency is calculated based on the required torque before the delay process, thereby cooperating the operation of the intake actuator and the ignition timing. As a result, the rate of change of the required torque can be achieved, and high torque following performance can be ensured.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1について図1乃至図3の各図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態1としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置は、火花点火式の内燃機関に適用され、火花点火式内燃機関のアクチュエータである電子制御スロットル(以下、単にスロットルという)と点火装置の各動作を制御する制御装置として構成されている。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for an internal combustion engine as the first embodiment of the present invention. The control device of the present embodiment is applied to a spark ignition type internal combustion engine, and is a control device that controls each operation of an electronic control throttle (hereinafter simply referred to as a throttle) that is an actuator of a spark ignition type internal combustion engine and an ignition device. It is configured.
本実施の形態の制御装置は、要求トルクに基づいてスロットル8と点火装置18の動作を制御する、いわゆるトルクデマンド型の制御装置である。制御装置には制御系統の上位に設けられたパワートレインマネージャ(図示略)から各種の要求トルクが入力される。要求トルクには、運転者が要求しているドライバ要求トルクの他、ECT(Electronic Controlled Transmission)やVSC(Vehicle Stability Control system)等の車両制御に必要なトルクも含まれている。制御装置は、これら種々のトルク要求源から発せられた要求トルクを集約して1つの値に調停するトルク調停部2を備えている。なお、ここでいう調停とは、予め定められた計算規則に従って複数の数値から1つの数値を得る動作である。計算規則には例えば最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせ等が含まれる。それら複数の計算規則を適宜に組み合わせたものとしてもよい。
The control device of the present embodiment is a so-called torque demand type control device that controls the operation of the
まず、要求トルクに基づいたスロットル8の制御について説明する。トルク調停部2で調停された要求トルクは目標KL設定部4に供給される。目標KL設定部4は、KLマップを用いて要求トルクを空気量(KL)に変換する。なお、ここでいう空気量とは1サイクル当たりの筒内吸入空気量であり、それを無次元化した充填効率に代えてもよい。KLマップは、トルクを含む複数のパラメータを軸とする多次元マップであって、点火時期、機関回転数、A/F、バルブタイミング等、トルクと空気量との関係に影響する各種の運転条件をパラメータとして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期としてのMBTに設定されている。目標KL設定部4は、要求トルクから変換された空気量を目標空気量(目標KL)とし、それを目標スロットル開度設定部6に出力する。
First, the control of the
目標スロットル開度設定部6は、吸気系エアモデルの逆モデルを用いて目標空気量をスロットル開度に変換する。エアモデルは吸気系の物理モデルであり、スロットル8の動作に対する空気量の応答を流体力学等に基づいてモデル化されている。その逆モデルであるエア逆モデルでは、バルブタイミングや吸入空気温度等、空気量とスロットル開度との関係に影響する運転条件をパラメータして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値が入力される。目標スロットル開度設定部6は、目標空気量から変換されたスロットル開度をスロットルの目標開度として設定し、設定した目標開度を指令信号に変換してスロットル8に出力する。スロットル8は入力された指令信号に従って目標開度を実現するように動作する。
The target throttle
次に、点火装置18の制御について説明する。本実施の形態の制御装置において点火時期制御に用いられる信号はトルク効率である。トルク効率は、内燃機関の推定トルクに対する要求トルクの比として定義される。トルク効率の計算に使用される推定トルクは、以下に説明するようにスロットル8にて実現された実際のスロットル開度に基づいて算出される。なお、スロットル8の実開度はスロットル開度センサによって計測することができる。また、スロットル8を駆動するモータの回転量から計算することもできる。
Next, control of the
推定トルクの算出にあたっては、まず、推定KL算出部10において現在のスロットル開度にて実現できると推定される空気量(推定KL)が算出される。推定空気量の計算には前述のエアモデルの順モデルが用いられる。また、このエアモデルによる計算にはエアフローセンサで計測された吸気管の空気流量も用いられる。
In calculating the estimated torque, first, the estimated
推定KL算出部10で算出された推定空気量は、次に、推定トルク算出部12において推定トルクに変換される。推定トルク算出部12は、トルクマップを用いて推定空気量をトルクに変換する。トルクマップは前述のKLマップの入出力を逆にしたものであり、点火時期、機関回転数、A/F、バルブタイミング等、トルクと空気量との関係に影響する各種の運転条件をパラメータとして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値が入力されるが、点火時期はMBTとされている。推定トルク算出部12は、推定空気量から変換されたトルクをMBTにおける推定トルクとして算出する。
The estimated air amount calculated by the estimated
トルク効率の算出はトルク効率算出部14で行われる。トルク効率算出部14にはトルク調停部2から要求トルクが入力され、推定トルク算出部12からは推定トルクが入力されている。これら推定トルクと要求トルクとの間には、「発明が解決しようとする課題」でも述べたように時間的なずれ、つまり、位相のずれが存在している。
The torque efficiency is calculated by the
トルク効率計算部14で算出されたトルク効率はトルク効率ガード部20にてガード処理される。そして、ガード処理後のトルク効率が点火時期設定部16に入力される。トルク効率ガード部20は変化率判定部22からの信号によって操作されている。トルク効率ガード部20及び変化率判定部22の機能とその作用並びに効果については、追って詳細に説明する。
The torque efficiency calculated by the torque
点火時期設定部16は、点火時期マップを用いてトルク効率を点火時期に変換する。点火時期マップは、トルク効率を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップであって、要求トルク、A/F、機関回転数等、点火時期の決定に影響する各種の運転条件をパラメータとして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値が入力される。点火時期マップによれば、トルク効率が最大効率の1のときには点火時期はMBTに設定され、トルク効率が1よりも小さいほど点火時期はMBTに対して遅角側に設定される。点火時期設定部16は、トルク効率から計算された点火時期を指令信号に変換して点火装置18に出力する。点火装置18は入力された指令信号に従って点火動作を行う。
The ignition
以上が本実施の形態の制御装置の基本的な構成に関する説明である。次に、本実施の形態の制御装置にとっての要部であるトルク効率ガード部20及び変化率判定部22の機能について説明する。
This completes the description of the basic configuration of the control device of the present embodiment. Next, functions of the torque
トルク効率ガード部20は、入力されたトルク効率を上限ガード値及び下限ガード値でガード処理する。上限ガード値は最大効率の1に固定されている。一方、下限ガード値は通常は無効な値に設定されており、変化率判定部22のフラグ信号がオンの場合にのみ有効値である最大効率の1に設定される。したがって、トルク効率ガード部20の下限ガード値が有効に機能するときには、推定トルクと要求トルクとの間の大小関係によらずトルク効率は1に固定されることになる。
The torque
変化率判定部22は、トルク調停部2から出力される要求トルクの変化率、詳しくは、1制御周期当たりの要求トルクの変化量を算出する。そして、スロットル8の動作によって実現できるトルクの変化率と要求トルクの変化率とを比較する。スロットル8によって実現できるトルク変化率(実現可能な最大変化率)は、機関回転数、要求トルク及びスロットル8の最大開度(全開開度)などに基づいて計算する。その計算には実測データに基づくマップや、前述のエアモデルのような物理モデルを用いることができる。
The change
比較の結果、図2に示すようにスロットル8によって実現できるトルク変化率が要求トルク変化率よりも大きい場合、すなわち、要求トルク変化率をスロットル8によって実現可能な場合には、変化率判定部22はフラグ信号をオンにセットする。このフラグ信号を受けてトルク効率ガード部20は下限ガード値を1に設定する。一方、図3に示すようにスロットル8によって実現できるトルク変化率が要求トルク変化率よりも小さい場合には、変化率判定部22はフラグ信号をオフにセットする。この場合、トルク効率ガード部20によるガード処理は上限ガード値のみが機能することになる。
As a result of the comparison, when the torque change rate that can be realized by the
上述のようなトルク効率ガード部20及び変化率判定部22の機能によれば、スロットル8の動作によって要求トルクの変化率を達成可能なときには、トルク効率が最大効率の1に固定されることで点火時期は強制的にMBTに設定される。これによれば、推定トルクと要求トルクとの間の時間的なずれによって、過渡的に推定トルクが要求トルクよりも大きくなったとしても、それに起因して点火遅角が不必要に遅角されてしまうことはない。したがって、不要な点火遅角による燃費の悪化を防止することができる。また、推定トルクと要求トルクとの間の時間的なずれの分だけ遅れは生じるものの、要求トルクの変化率を達成するようにスロットル8が動作することによってある程度のトルク追従性能も確保することができる。
According to the functions of the torque
一方、スロットル8の動作のみでは要求トルクの変化率を達成できないときには、上限のみがガードされたトルク効率が点火時期の設定に用いられることで、点火時期は推定トルクと要求トルクとの比に応じて遅角される。これによれば、スロットル8の動作と点火時期との協働によって要求トルクの変化率を達成することができ、トルク追従性能を確保することができる。
On the other hand, when the change rate of the required torque cannot be achieved only by the operation of the
なお、本実施の形態では、図1に示す構成においてトルク調停部2が第1の発明の「要求トルク取得手段」に相当している。また、目標KL設定部4及び目標スロットル開度設定部6により第1の発明の「吸気アクチュエータ制御手段」が構成されている。また、推定KL算出部10及び推定トルク算出部12により第1の発明の「推定トルク算出手段」が構成されている。また、トルク効率算出部14は第1の発明の「トルク効率算出手段」に相当し、点火時期設定部16は第1の発明の「点火時期設定手段」に相当している。そして、変化率判定部22は第1の発明の「要求トルク変化率算出手段」及び「判定手段」に相当し、トルク効率ガード部20が第1の発明の「トルク効率固定手段」に相当している。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について図4及び図5を参照して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図4は、本発明の実施の形態2としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置と実施の形態1の制御装置との違いは、推定トルクと要求トルクとの間の時間的なずれに起因して生じる不要な点火遅角を防止するための手段にあり、トルクデマンド制御のための基本的な構造は共通している。したがって、図4において実施の形態1と共通する要素は同一の符号を付している。以下では、実施の形態1と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態1とは異なる構成について重点的に説明するものとする。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control device for the internal combustion engine as the second embodiment of the present invention. The difference between the control device according to the present embodiment and the control device according to the first embodiment is that means for preventing an unnecessary ignition delay caused by a time lag between the estimated torque and the required torque. Yes, the basic structure for torque demand control is common. Therefore, in FIG. 4, elements common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the following, the description of the configuration common to the first embodiment is omitted or simplified, and the configuration different from the first embodiment is mainly described.
本実施の形態の制御装置は、実施の形態1に係るトルク効率ガード部20及び変化率判定部22(図1参照)に代えて要求トルク遅延処理部30を新たに備えている。要求トルク遅延処理部30は、トルク調停部2からトルク効率算出部14に供給される要求トルクに所定の遅延処理を施す手段である。要求トルクの時間変化は推定トルクの時間変化に対して先行しているので、要求トルクを遅延させることで要求トルクと推定トルクとの間の位相のずれを補正することができる。なお、図4では省略しているが、トルク効率を最大効率1でガードする上限ガード機能は本実施の形態の制御装置にも備えられている。
The control device of the present embodiment newly includes a required torque
要求トルク遅延処理部30は、応答遅れモデルを用いて要求トルクを遅延させる。応答遅れモデルは、要求トルクに対する推定トルクの応答遅れをモデル化したものであり、そのイメージを示したのが図5である。図5に示すように、要求トルクに対する推定トルクの応答遅れは次の4種類の遅れに分けて考えることができる。
(1)要求トルクを取得してから目標スロットル開度決定までの制御的遅れ
(2)目標開度に従って実際のスロットル開度が変化するまでのハード的遅れ
(3)スロットル開度が変化してから空気量が変化するまでの物理的遅れ
(4)センシングした空気流量等からトルクを推定するまでの制御的遅れ
The required torque
(1) Control delay from acquisition of required torque to determination of target throttle opening (2) Hardware delay until actual throttle opening changes according to target opening (3) Throttle opening changes (4) Control delay until the torque is estimated from the sensed air flow rate, etc.
上記の(1)〜(4)の遅れのうち(1),(2),(4)の遅れは運転条件の影響をあまり受けないのに対し、(3)の遅れは運転条件によって変化する。要求トルク遅延処理部30の応答遅れモデルでは、前者に関しては予め実測で得られた固定値が用いられ、後者に関しては機関回転数や負荷等の運転条件によって変化する変数が用いられている。
Among the delays (1) to (4), the delays (1), (2), and (4) are not significantly affected by the operating conditions, whereas the delays (3) vary depending on the operating conditions. . In the response delay model of the required torque
本実施の形態の制御装置によれば、上述の要求トルク遅延処理部30で遅延処理された要求トルクと推定トルクとを用いてトルク効率が算出される。遅延処理後の要求トルクは推定トルクと位相が合っているので、要求トルクが変化している過渡期においても推定トルクと要求トルクとの位相のずれに起因するトルク効率の低下は防止される。したがって、本実施の形態の制御装置によれば、実施の形態1の制御装置と同様に、不要な点火遅角による燃費の悪化を防止することができる。
According to the control device of the present embodiment, the torque efficiency is calculated using the required torque and the estimated torque that have been delayed by the required torque
なお、本実施の形態では、図4に示す構成においてトルク調停部2が第2の発明の「要求トルク取得手段」に相当している。また、目標KL設定部4及び目標スロットル開度設定部6により第2の発明の「吸気アクチュエータ制御手段」が構成されている。また、推定KL算出部10及び推定トルク算出部12により第2の発明の「推定トルク算出手段」が構成されている。そして、要求トルク遅延処理部30が第2乃至第4の発明の「遅延処理手段」に相当している。また、トルク効率算出部14は第2の発明の「トルク効率算出手段」に相当し、点火時期設定部16は第2の発明の「点火時期設定手段」に相当している。
In the present embodiment, the
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について図6乃至図8の各図を参照して説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は、本発明の実施の形態3としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置は、実施の形態2の制御装置の構成をベースとしつつ、新たな要素を追加した構成になっている。したがって、図6において実施の形態2と共通する要素は同一の符号を付している。以下では、実施の形態2と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態2とは異なる構成について重点的に説明するものとする。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control device for the internal combustion engine as the third embodiment of the present invention. The control device of the present embodiment is based on the configuration of the control device of the second embodiment and has a configuration in which new elements are added. Therefore, in FIG. 6, the elements common to the second embodiment are denoted by the same reference numerals. Hereinafter, the description of the configuration common to the second embodiment will be omitted or simplified, and the configuration different from the second embodiment will be mainly described.
本実施の形態で新たに追加された要素は、要求トルクを選択する選択部32である。この選択部32はトルク効率算出部14の入力側に設けられている。選択部32には、要求トルク遅延処理部30で遅延処理された要求トルクと、要求トルク遅延処理部30をバイパスした(すなわち、遅延処理されていない)要求トルクとが入力される。選択部32はこれら2種類の要求トルクの何れか一方を選択してトルク効率算出部14へ出力するようになっている。
An element newly added in the present embodiment is a
このように2種類の要求トルクを選択可能にしたのは次のような理由による。図7は遅延処理してない要求トルクを用いてトルク効率を算出したときに実現される点火時期の時間変化を示した図であり、図8は遅延処理後の要求トルクを用いてトルク効率を算出したときに実現される点火時期の時間変化を示した図である。両者を比較して分かるように、要求トルクを遅延処理して推定トルクと位相を合わせることで点火時期の不要な遅角を防止することができる。しかし、その一方で、遅延処理された時間(図8に示すディレイ時間)は推定トルクと要求トルク(遅延処理されていない本来の要求トルク)との差を点火遅角によって解消することができなくなるため、その分、要求トルクに対する実トルクの追従精度は低下することになる。 The reason why the two types of required torques can be selected is as follows. FIG. 7 is a diagram showing a temporal change in the ignition timing realized when the torque efficiency is calculated using the required torque that has not been delayed, and FIG. 8 is a graph showing the torque efficiency using the required torque after the delay process. It is the figure which showed the time change of the ignition timing implement | achieved when it calculates. As can be seen by comparing the two, it is possible to prevent unnecessary retardation of the ignition timing by delaying the required torque and matching the phase with the estimated torque. However, on the other hand, the delay time (delay time shown in FIG. 8) cannot eliminate the difference between the estimated torque and the required torque (original required torque that has not been delayed) by the ignition delay. Therefore, the follow-up accuracy of the actual torque with respect to the required torque decreases accordingly.
このように2種類の要求トルクの何れを選択するにしてもそれぞれに長所及び短所があるが、燃費とトルク精度の何れか優先される方に合わせて選択を行うことで長所のほうをより生かすことが可能になる。具体的には、燃費優先の状況では、遅延処理後の要求トルクに基づいてトルク効率を算出することで、不要な点火遅角を防止して燃費を向上させることができる。一方、トルク精度が優先される状況では、遅延処理前の要求トルクに基づいてトルク効率を算出することで、推定トルクと要求トルクとの比に応じた点火遅角によって要求トルクに対する実トルクの追従精度を向上させることができる。 In this way, there are advantages and disadvantages in selecting either of the two required torques, but the advantages are better utilized by making a selection according to which of fuel efficiency and torque accuracy is prioritized. It becomes possible. Specifically, in the fuel efficiency priority situation, by calculating the torque efficiency based on the required torque after the delay process, unnecessary ignition delay can be prevented and the fuel efficiency can be improved. On the other hand, in a situation where torque accuracy is prioritized, the torque efficiency is calculated based on the required torque before the delay process, so that the actual torque follows the required torque by the ignition delay according to the ratio between the estimated torque and the required torque. Accuracy can be improved.
選択部32は、要求トルクの出所に応じて、より正確に言えば、その要求トルクを発しているトルク要求源の種類に応じて選択を切り替えている。要求トルクが運転者からのドライバ要求トルクのみの場合には、要求トルク遅延処理部30で遅延処理された要求トルクが選択される。この場合はトルク精度よりも不要な遅角の防止による燃費の向上のほうが優先されるためである。これに対して要求トルクにVSC等からの車両制御のための要求トルクが含まれている場合には、遅延処理されていない要求トルクが選択される。この場合に要求されるのは車両の高い制御性能であり、燃費よりもトルク精度のほうが優先されるためである。
The
なお、本実施の形態では、図6に示す構成において選択部32が第5及び第6の発明の「切替手段」に相当している。実施の形態3と本発明とのその他の対応関係に関しては、実施の形態2と本発明との対応関係に共通している。
In the present embodiment, the
その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
Others.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.
上述の実施の形態では、吸入空気量を調整する吸気アクチュエータとしてスロットルを用いているが、可変バルブリフト機構付の吸気弁を吸気アクチュエータとして用いてもよい。また、スロットルに可変動弁機構付の吸気弁を組み合わせてもよい。さらに、吸気弁及び/又は排気弁の可変バルブタイミング機構を組み合わせてもよい。 In the above-described embodiment, the throttle is used as the intake actuator for adjusting the intake air amount. However, an intake valve with a variable valve lift mechanism may be used as the intake actuator. Further, an intake valve with a variable valve mechanism may be combined with the throttle. Furthermore, you may combine the variable valve timing mechanism of an intake valve and / or an exhaust valve.
実施の形態2及び3では、要求トルクに対する推定トルクの応答遅れを構成する(1)〜(4)の全ての遅れを補正するように要求トルクを遅延処理しているが、これらの一部を補正するのでもよい。一部の遅れのみを補正する場合であっても、遅延処理を全く行わない場合に比較すれば不要な点火遅角防止に役立てることができる。例えば、(3)の遅れは除外して固定値として扱うことのできる(1),(2),(4)の遅れの分だけ遅延させるのでもよい。 In the second and third embodiments, the required torque is delayed so as to correct all the delays (1) to (4) constituting the response delay of the estimated torque with respect to the required torque. It may be corrected. Even when only a part of the delay is corrected, it can be used to prevent unnecessary ignition delay as compared with a case where no delay process is performed. For example, the delay of (3) may be delayed by the delays of (1), (2), and (4) that can be handled as fixed values by excluding the delay.
また、実施の形態3では、選択部32は要求トルクの出所に応じて選択を切り替えているが、要求トルクの変化率に応じて選択を切り替えてもよい。具体的には、スロットル8によって実現できるトルク変化率(実現可能な最大変化率)を機関回転数、要求トルク及びスロットル8の最大開度(全開開度)などに基づいて算出し、それと要求トルクの変化率との比較結果に基づいて選択を切り替えるようにする。
In the third embodiment, the
その比較の結果、要求トルクの変化率がスロットル8によって実現できるトルク変化率以下であれば、要求トルク遅延処理部30で遅延処理された要求トルクを選択すればよい。これにより、不要な点火遅角を防止して燃費を向上させることができる。また、要求トルクの変化率を達成するようにスロットル8が動作することによって、ある程度のトルク追従性能も確保することができる。
As a result of the comparison, if the change rate of the required torque is equal to or less than the torque change rate that can be realized by the
一方、要求トルクの変化率がスロットル8によって実現できるトルク変化率よりも大きければ、遅延処理されていない要求トルクを選択すればよい。これにより、推定トルクと要求トルクとの比に応じて自動的に点火時期が遅角されるようになるので、スロットル8の動作と点火時期との協働によって要求トルクの変化率を達成することが可能となり、高いトルク追従性能を確保することができる。
On the other hand, if the change rate of the required torque is larger than the torque change rate that can be realized by the
2 トルク調停部
4 目標KL設定部
6 目標スロットル開度設定部
8 電子制御スロットル
10 推定KL算出部
12 推定トルク算出部
14 トルク効率算出部
16 点火時期設定部
18 点火装置
20 トルク効率ガード部
22 要求トルク変化率判定部
30 要求トルク遅延処理部
32 選択部
2
Claims (7)
要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
前記要求トルクに基づいて前記吸気アクチュエータの動作を制御する吸気アクチュエータ制御手段と、
点火時期を最適点火時期に設定したときの推定トルクを前記吸気アクチュエータの動作に基づいて算出する推定トルク算出手段と、
前記要求トルクと前記推定トルクとの比をトルク効率として算出するトルク効率算出手段と、
前記トルク効率に基づいて点火時期を設定する点火時期設定手段と、
前記要求トルクの変化率を算出する要求トルク変化率算出手段と、
前記要求トルク変化率と前記吸気アクチュエータの動作に対するトルクの応答性とを比較し、前記吸気アクチュエータの動作によって前記要求トルク変化率を達成可能か否か判定する判定手段と、
前記要求トルク変化率が達成可能である場合には前記トルク効率を最大効率に固定するトルク効率固定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine capable of controlling the engine torque by the operation of the intake actuator that adjusts the intake air amount and the ignition timing,
Requested torque obtaining means for obtaining the requested torque;
Intake actuator control means for controlling the operation of the intake actuator based on the required torque;
Estimated torque calculating means for calculating an estimated torque when the ignition timing is set to the optimal ignition timing based on the operation of the intake actuator;
Torque efficiency calculating means for calculating a ratio between the required torque and the estimated torque as torque efficiency;
Ignition timing setting means for setting the ignition timing based on the torque efficiency;
A required torque change rate calculating means for calculating a change rate of the required torque;
A determination means that compares the required torque change rate with a response of torque to the operation of the intake actuator, and determines whether the required torque change rate can be achieved by the operation of the intake actuator;
Torque efficiency fixing means for fixing the torque efficiency to a maximum efficiency when the required torque change rate is achievable;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
前記要求トルクに基づいて前記吸気アクチュエータの動作を制御する吸気アクチュエータ制御手段と、
点火時期を最適点火時期に設定したときの推定トルクを前記吸気アクチュエータの動作に基づいて算出する推定トルク算出手段と、
前記要求トルクと前記推定トルクとの間の位相のずれを補正するように前記要求トルクを遅延処理する遅延処理手段と、
前記遅延処理後の要求トルクと前記推定トルクとの比をトルク効率として算出するトルク効率算出手段と、
前記トルク効率に基づいて点火時期を設定する点火時期設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine capable of controlling the engine torque by the operation of the intake actuator that adjusts the intake air amount and the ignition timing,
Requested torque obtaining means for obtaining the requested torque;
Intake actuator control means for controlling the operation of the intake actuator based on the required torque;
Estimated torque calculating means for calculating an estimated torque when the ignition timing is set to the optimal ignition timing based on the operation of the intake actuator;
A delay processing means for delaying the required torque so as to correct a phase shift between the required torque and the estimated torque;
Torque efficiency calculation means for calculating a ratio between the required torque after the delay processing and the estimated torque as torque efficiency;
Ignition timing setting means for setting the ignition timing based on the torque efficiency;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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