JP2010084715A - Device for controlling fuel injection volume of internal combustion engine - Google Patents
Device for controlling fuel injection volume of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010084715A JP2010084715A JP2008256880A JP2008256880A JP2010084715A JP 2010084715 A JP2010084715 A JP 2010084715A JP 2008256880 A JP2008256880 A JP 2008256880A JP 2008256880 A JP2008256880 A JP 2008256880A JP 2010084715 A JP2010084715 A JP 2010084715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lift amount
- amount
- intake air
- control
- intake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、内燃機関の燃料噴射量を制御するための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling a fuel injection amount of an internal combustion engine.
最近の内燃機関においては、吸気バルブのリフト量を変更可能な可変バルブ機構を搭載し、該機構を利用して内燃機関への吸入空気量を制御することが提案されている。下記の特許文献1には、このような機構を搭載した内燃機関において、該機構のリフト量から吸入空気量を推定し、該吸入空気量に従って燃料噴射量を設定する手法が開示されている。
上記の技術によれば、吸気バルブのリフト量に応じて吸入空気量が推定されるので、エアフローメータなどの吸入空気量を計測するためのセンサは必要とされない。また、可変バルブ機構の動作に応じた吸入空気量を推定するので、内燃機関の実際の状態に即した吸入空気量を推定することができる。 According to the above technique, since the intake air amount is estimated according to the lift amount of the intake valve, a sensor for measuring the intake air amount such as an air flow meter is not required. Further, since the intake air amount corresponding to the operation of the variable valve mechanism is estimated, the intake air amount in accordance with the actual state of the internal combustion engine can be estimated.
しかしながら、気体の体積流量が同じであっても、気体の密度は温度によって変化するので、温度によって該気体の質量流量は変化する。すなわち、気筒に流入して燃焼に寄与する吸入空気量(質量)は、吸気バルブの動作特性が同じであっても、該吸入空気の温度に依存して変化する。一般的に、圧力が一定の場合、温度が低くなるにつれて気体の密度は高くなる。したがって、温度が低くなるにつれ、燃焼に寄与する吸入空気量は増大し、吸気の充填効率は高くなる。上記の技術では、温度による充填効率の変化を何ら考慮しておらず、吸入空気量の推定精度が低下するおそれがある。 However, even if the volume flow rate of the gas is the same, the density of the gas changes with temperature, so the mass flow rate of the gas changes with temperature. That is, the amount (mass) of intake air that flows into the cylinder and contributes to combustion varies depending on the temperature of the intake air even if the operation characteristics of the intake valve are the same. In general, when the pressure is constant, the density of the gas increases as the temperature decreases. Therefore, as the temperature decreases, the amount of intake air that contributes to combustion increases and the charging efficiency of intake air increases. The above technique does not take into account any change in charging efficiency due to temperature, and there is a risk that the estimation accuracy of the intake air amount will be reduced.
したがって、この発明の一つの目的は、温度による吸気の充填効率の変化を考慮して吸入空気量の推定精度を上げることである。 Accordingly, one object of the present invention is to improve the estimation accuracy of the intake air amount in consideration of the change in the intake charging efficiency due to the temperature.
本願発明の一つの側面によると、吸気バルブのリフト量を変更可能な可変動弁機構を備える内燃機関において、燃料噴射量を制御するための制御装置は、吸気バルブの実リフト量を検出する手段と、検出された実リフト量に基づいて、内燃機関に供給される吸入空気量を推定して吸気量推定値を算出する吸気量推定手段と、内燃機関において燃焼が行われない非燃焼状態の持続時間を計数する計数手段と、内燃機関が、該非燃焼状態から、燃焼が行われる燃焼状態に移行したとき、該持続時間と所定時間とを比較し、該持続時間が所定時間以上である場合には該吸気量推定値を補正する補正手段と、該補正された吸気量推定値に基づいて、燃料噴射量を算出する手段と、を備える。 According to one aspect of the present invention, in an internal combustion engine having a variable valve mechanism that can change the lift amount of the intake valve, the control device for controlling the fuel injection amount is a means for detecting the actual lift amount of the intake valve. And an intake air amount estimating means for estimating an intake air amount supplied to the internal combustion engine based on the detected actual lift amount and calculating an estimated intake air amount, and a non-combustion state in which combustion is not performed in the internal combustion engine When the counting means for counting the duration and the internal combustion engine shifts from the non-combustion state to a combustion state in which combustion is performed, the duration is compared with a predetermined time, and the duration is equal to or longer than the predetermined time Includes a correcting means for correcting the estimated intake air amount and a means for calculating the fuel injection amount based on the corrected estimated intake air amount.
非燃焼状態の持続時間に応じて、内燃機関が非燃焼状態から燃焼状態に移行したときの温度が変化するので、吸気の充填効率も変化する。この発明によれば、非燃焼状態にあるときの持続時間に応じて吸気量推定値を補正するので、充填効率の変化を反映した吸入空気量を推定することができる。吸入空気量の推定精度を向上させることができるので、燃料噴射量をより正確に算出することができる。 Depending on the duration of the non-combustion state, the temperature when the internal combustion engine transitions from the non-combustion state to the combustion state changes, so that the intake charging efficiency also changes. According to the present invention, the intake air amount estimated value is corrected in accordance with the duration when the vehicle is in the non-combustion state, so the intake air amount reflecting the change in charging efficiency can be estimated. Since the estimation accuracy of the intake air amount can be improved, the fuel injection amount can be calculated more accurately.
この発明の一実施形態によると、さらに、内燃機関が燃焼状態に移行したときからの経過時間を計数する手段を備えており、上記補正手段は、該経過時間の増加に伴って吸気量推定値が小さくなるように、補正を行う。 According to one embodiment of the present invention, it further comprises means for counting an elapsed time from when the internal combustion engine has shifted to the combustion state, and the correction means is configured to estimate the intake air amount as the elapsed time increases. Correction is performed so that becomes smaller.
また、この発明の一実施形態によると、検出された実リフト量を、所定の時定数で目標リフト量に収束するように所定の制御周期でフィードバック制御する手段と、目標リフト量および実リフト量の差に所定のゲインを乗算した値を、該実リフト量に加算することにより、次の制御周期のリフト量の予測値を算出する予測値算出手段であって、該ゲインは、該制御周期の長さおよび該時定数に基づいて算出される、予測値算出手段と、を備える。 According to one embodiment of the present invention, means for feedback-controlling the detected actual lift amount at a predetermined control period so as to converge the detected actual lift amount to the target lift amount with a predetermined time constant, the target lift amount and the actual lift amount Is a predicted value calculation means for calculating a predicted value of the lift amount in the next control cycle by adding a value obtained by multiplying the difference between the two by a predetermined gain to the actual lift amount. And a predicted value calculation means that is calculated based on the length and the time constant.
本発明のその他の特徴及び利点については、以下の詳細な説明から明らかである。 Other features and advantages of the present invention will be apparent from the detailed description that follows.
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図1は、この発明の一実施形態に従う、内燃機関(以下、エンジンと呼ぶ)およびその制御装置の全体的な構成図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) and its control device according to an embodiment of the present invention.
電子制御ユニット(以下、「ECU」)という)1は、中央演算処理装置(CPU)およびメモリを備えるコンピュータである。メモリには、車両の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータ(マップを含む)を格納することができる。ECU1は、車両の各部から信号を受取ると共に、該メモリに記憶されたデータおよびプログラムに従って演算を行い、車両の各部を制御するための制御信号を生成する。
An electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 1 is a computer including a central processing unit (CPU) and a memory. The memory can store a computer program for realizing various controls of the vehicle and data (including a map) necessary for executing the program. The
エンジン2は、たとえば4気筒を有するエンジンである。エンジン2には、吸気管3および排気管4が連結されている。吸気管4には、スロットル弁5が設けられている。スロットル弁5の開度は、ECU1からの制御信号に従って制御される。スロットル弁5の開度を制御することにより、エンジン2に吸入される空気の量を制御することができる。スロットル弁5には、スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度(θTH)センサ6が連結されており、この検出値は、ECU1に送られる。
The
燃料噴射弁7が、エンジン2とスロットル弁5との間であって、エンジン2の吸気バルブ(図示せず)の少し上流側に、気筒ごとに設けられている。燃料噴射弁7は、図示しない燃料ポンプに接続されている。燃料噴射弁7の燃料噴射時期および燃料噴射量は、ECU1からの制御信号に従って変更される。代替的に、燃料噴射弁を、エンジン2の気筒内に臨むように取り付けてもよい。
A fuel injection valve 7 is provided for each cylinder between the
スロットル弁5の下流には、吸気管内絶対圧(PBA)センサ10が設けられており、吸気管内の圧力を検出する。また、吸気管内絶対圧センサ10の下流には吸気温(TA)センサ11が設けられており、吸気管内の温度を検出する。これらの検出値は、ECU1に送られる。また、エンジン2には、エンジンの水温TWを検出するためのエンジン水温センサ12が設けられており、該センサの検出値は、ECU1に送られる。
An intake pipe absolute pressure (PBA)
エンジン2には、吸気バルブおよび排気弁のリフト量および開角(開弁期間)を連続的に変更することができる第1の機構21(図2を参照して後述される)と、吸気バルブを駆動するカムのクランク軸を基準とした位相を連続的に変更する第2の機構22(図2を参照して後述される)とを有する弁作動特性可変装置20を備える。第2の機構22により吸気バルブを駆動するカムの位相が変更され、よって吸気バルブの位相が変更される。
The
ECU1には、エンジン1のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ13およびエンジン1の吸気バルブを駆動するカムが連結されたカム軸の回転角度を検出するカム角センサ14が接続されており、これらのセンサの検出値はECU1に供給される。クランク角センサ13は、所定のクランク角度(たとえば30度)毎に1パルス(CRK信号)を発生し、該パルスにより、クランク軸の回転角度位置を特定することができる。また、カム角センサ14は、エンジン2の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(CYL信号)と、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)でパルス(TDC信号)を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種の制御タイミングおよびエンジン回転数NEの検出に使用される。なお、カム角センサ14より出力されるTDC信号と、クランク角センサ13より出力されるCRK信号との相対関係から、吸気バルブのカム軸の実際の位相が検出される。
The
弁作動特性可変装置20には、吸気バルブのリフト量を制御する制御軸の回転角度位置を検出するための制御軸回転角度センサ(CSA)センサ15が設けられている。
The valve operating
ECU1は、上記各種センサからの入力信号に応じて、メモリに記憶されたプログラムおよびデータ(マップを含む)に従い、エンジン2の運転状態を検出すると共に、スロットル弁5、燃料噴射弁7、弁作動特性可変装置20を制御するための制御信号を生成する。
The ECU 1 detects the operating state of the
図2は、弁作動特性可変装置20のより具体的な構成図を示す。図に示すように、弁作動特性可変装置20は、吸気バルブのリフト量および開角(以下、単にリフト量と呼ぶ)を連続的に変更することができる第1の機構21と、吸気バルブの位相を連続的に変更することができる第2の機構22と、該第1の機構21を介して吸気バルブのリフト量を連続的に変更するためのモータ23を備えるアクチュエータ24と、該第2の機構22を介して吸気バルブの位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁25を備えるアクチュエータ26と、を備えている。
FIG. 2 shows a more specific configuration diagram of the valve operation characteristic
吸気バルブの位相を示すパラメータとして、吸気バルブのカム軸の位相CAINが用いられる。電磁弁25には、オイルパン28の潤滑油がオイルポンプ27により加圧されて供給される。モータ23および電磁弁25は、ECU1からの制御信号に従って作動する。なお、第2の機構22のより具体的な構成は、例えば特開2000−227013号公報に示されている。
As a parameter indicating the phase of the intake valve, the cam axis phase CAIN of the intake valve is used. Lubricating oil in the
図3を参照して、第1の機構21を説明する。(a)に示すように、カム32が設けられたカム軸31と、シリンダヘッドに軸35aを中心として揺動可能に支持されるコントロールアーム35と、コントロールアーム35を揺動させるコントロールカム37が設けられた制御軸36と、コントロールアーム35に支軸33bを介して揺動可能に支持されると共に、カム32に従動して揺動するサブカム33と、サブカム33に従動し、吸気バルブ40を駆動するロッカーアーム34とを備えている。ロッカーアーム34は、コントロールアーム35内に揺動可能に支持されている。
The
サブカム33は、カム32に当接するローラ33aを有し、カム軸31の回転により、軸33bを中心として揺動する。ロッカーアーム34は、サブカム33に当接するローラ34aを有し、サブカム33の動きが、ローラ34aを介して、ロッカーアーム34に伝達される。
The
コントロールアーム35は、コントロールカム37に当接するローラ35bを有し、制御軸36の回転により軸35aを中心として揺動する。(a)に示す状態では、サブカム33の動きはロッカーアーム34にほとんど伝達されないため、吸気バルブ40はほぼ全閉の状態を維持する。(b)に示す状態では、サブカム33の動きがロッカーアーム34を介して吸気バルブ40に伝達され、吸気バルブ40は最大リフト量LFTMAX(たとえば12mm)まで開弁する。
The
したがって、アクチュエータ24のモータ23(図2)の出力軸に、ギアを介して制御軸36を接続し、該モータ23によって制御軸36を回転させることにより、吸気バルブ40のリフト量を連続的に変更することができる。この実施形態では、第1の機構21に、制御軸36の回転角度位置を検出するCSAセンサ15(図1)が設けられており、該検出される回転角度位置CSAが、リフト量を示すパラメータとして使用される。なお、第1の機構21のより詳細な構成は、本出願人による特許出願(特願2006−197254号)に示されている。
Therefore, the
なお、この発明は、図に示すような第1の機構21に限定されず、吸気バルブのリフト量を可変に制御可能な機構を、任意の適切な手段で実現することができる点に注意されたい。また、上記の例では、第1の機構21によって、リフト量だけでなく開角も変更されるが、リフト量のみを変更するような構成の機構でも、本願発明は適用されうる。
It should be noted that the present invention is not limited to the
図4は、この発明の一実施例に従う、燃料噴射量を制御するための装置の機能ブロック図である。各機能ブロックによる機能は、ECU1において実現されることができる。
FIG. 4 is a functional block diagram of an apparatus for controlling the fuel injection amount according to one embodiment of the present invention. The function by each functional block can be realized in the
リフト量予測部101は、CSAセンサ15により検出された吸気バルブの実リフト量に基づいて、予測リフト量HALIFTを算出する。より具体的には、次の制御周期におけるリフト量を、予測リフト量HALIFTとして予測する。この予測の具体的な手法については、後述される。吸気量推定部103は、予測リフト量HALIFTに基づいて吸入空気量を推定し、吸気量推定値GCYLを算出する。こうして、予測リフト量HALIFTに応じてエンジンに吸入される空気の量が推定される。
The lift
ここで図5を参照すると、エンジンの回転数、吸入空気量、およびリフト量との間の関係を表す3次元マップが示されている。エンジン回転数が高くなるほど、またリフト量が大きくなるほど、吸入空気量(質量)が増える。該マップは、ECU1のメモリに予め記憶されることができる。吸気量推定部103は、検出されたエンジン回転数および予測リフト量HALIFTに基づいて該マップを参照し、対応する吸入空気量を、吸気量推定値GCYLとして求める。
Referring now to FIG. 5, a three-dimensional map representing the relationship between engine speed, intake air amount, and lift amount is shown. The intake air amount (mass) increases as the engine speed increases and the lift amount increases. The map can be stored in advance in the memory of the
補正部105は、吸気量推定値GCYLを補正する。この補正の具体的な手法を述べると、図6には、タイムスケールが示されており、時間t1において、エンジンが、燃焼状態から非燃焼状態に移行し、時間t2において、該非燃焼状態が終了してエンジンの燃焼が再開されている様子を示している。ここで、「非燃焼状態」は、エンジンの運転が行われていないために燃焼が行われていない状態、および、エンジンの運転は行われているが、燃焼サイクル(この実施例では、吸気、圧縮、膨張、排気行程からなる)中に燃焼が行われない状態を含む。
The correcting
非燃焼状態の持続時間がToffで表され、非燃焼状態から燃焼状態に移行した時からの経過時間がTonで表されている。 The duration of the non-combustion state is represented by Toff, and the elapsed time from the transition from the non-combustion state to the combustion state is represented by Ton.
燃焼状態および非燃焼状態の一例として、エンジンのイグニションがオンされている状態およびオフされている状態がある。イグニションがオフされていると、エンジンの運転が停止しているので、燃焼は行われない。この場合、図6の(a)に示すように、時間t1において、イグニションがオフにされて前回の運転サイクルが終了し、時間t2においてイグニションがオンにされて、今回の運転サイクルが開始する。 As an example of the combustion state and the non-combustion state, there are a state where the ignition of the engine is turned on and a state where it is turned off. When the ignition is turned off, the engine is stopped and no combustion takes place. In this case, as shown in FIG. 6A, at time t1, the ignition is turned off to end the previous operation cycle, and at time t2, the ignition is turned on to start the current operation cycle.
燃焼状態および非燃焼状態の他の例として、燃料カットが解除されている(すなわち、燃料が供給されている)状態および燃料カットが実行されている状態がある。燃料カットが実行されている燃焼サイクルにおいては、燃料が気筒内に供給されないので、燃焼は行われない。この場合、図6の(b)に示すように、時間t1において、燃料カットが開始され、時間t1〜t2の間、燃料はエンジンに供給されない。時間t2において燃料カットが解除され、燃料供給が再開される。 Other examples of the combustion state and the non-combustion state include a state where the fuel cut is released (that is, fuel is supplied) and a state where the fuel cut is being executed. In the combustion cycle in which the fuel cut is being performed, no fuel is supplied into the cylinder, and thus combustion is not performed. In this case, as shown in FIG. 6B, fuel cut is started at time t1, and fuel is not supplied to the engine during time t1 to t2. At time t2, the fuel cut is canceled and fuel supply is resumed.
非燃焼状態の持続時間Toffが長くなるほど、吸入空気の温度は低下する。他方、気体の質量流量は、気体の密度および体積流量に基づいて決まるのだから、リフト量が同じでも、気筒内に流入する空気の温度が低下することに起因して該空気の密度が高くなるほど、燃焼に寄与する吸入空気量(質量)は多くなり、充填効率は高くなる。前述した吸入空気量の推定に用いられるマップ(図5)は、上記のような非燃焼状態が所定時間以上持続していない運転状態を前提として作成されているので、該所定時間以上の非燃焼状態が生じることによって吸入空気の温度が低下したときにこのマップを用いて吸入空気量を推定すると、吸気量推定値は、実際に吸入される空気の量に対して誤差を含むおそれがある。したがって、補正部105は、この誤差を補償するように補正を行う。
The longer the non-burning state duration Toff, the lower the temperature of the intake air. On the other hand, since the mass flow rate of gas is determined based on the density and volume flow rate of the gas, even if the lift amount is the same, as the temperature of the air flowing into the cylinder decreases, the density of the air increases. The amount (mass) of intake air that contributes to combustion increases, and the charging efficiency increases. Since the map (FIG. 5) used for estimating the intake air amount described above is created on the assumption that the non-burning state as described above has not continued for a predetermined time or longer, the non-burning for the predetermined time or longer is not created. If the intake air amount is estimated using this map when the temperature of the intake air is lowered due to the occurrence of a state, the estimated intake air amount may include an error with respect to the actually sucked air amount. Therefore, the
具体的には、補正部105は、非燃焼状態の持続時間Toffを、たとえばタイマを用いて計測する。持続時間Toffが所定時間以上ならば、吸入空気の温度低下によって吸気の充填効率が変化することを示すので、補正を行う。ここでの「所定時間」は、上記の吸気量推定のためのマップ(図5)が作成される前提となる上記した「所定時間」であり、予め設定される。たとえば、非燃焼状態の持続時間とそれに伴う実際の吸入空気量の変化をシミュレーション等によって調べ、充填効率の変化を補償するための補正を行うのに適切な「所定時間」を予め決定することができる。
Specifically, the
補正部105は、エンジンが非燃焼状態から燃焼状態に移行した時からの経過時間Tonに従って、吸気量推定値GCYLを補正する。該経過時間Tonも、たとえばタイマを用いて計測される。この実施例では、図7のようなマップを、該経過時間Tonに基づいて参照し、対応する補正係数KGCYLMOTSTを求める。該マップは、ECU1のメモリに予め記憶されることができる。
The
補正は、図5のマップに比べて充填効率が高い状態における吸気量推定値となるように行われるのだから、補正係数KGCYLMOTSTは、1以上の値を持つように設定されている。また、吸入空気の温度が低いほど、吸気の充填効率は高くなる。したがって、経過時間Tonが小さいほど、補正係数KGCYLMOTSTは大きくされ、これにより、吸気量推定値GCYLがより増加するように補正が行われる。補正部105は、吸気量推定値GCYLに、該マップから求めた補正係数KGCYLMOTSTを乗算して、補正済み吸気量推定値GCYLFを算出する。この補正により、吸気の充填効率をより良好に反映した吸気量推定値を算出することができる。
Since the correction is performed so that the estimated intake air amount is higher in the state where the charging efficiency is higher than the map of FIG. 5, the correction coefficient KGCYLMOTST is set to have a value of 1 or more. Further, the lower the intake air temperature, the higher the intake charging efficiency. Therefore, as the elapsed time Ton is smaller, the correction coefficient KGCYLMOTST is increased, and thus the correction is performed so that the estimated intake air amount GCYL is further increased. The correcting
この実施例では、図7に示すように、経過時間Tonが所定時間(この実施例では、2秒)を超えた場合には、補正係数KGCYLMOTSTは所定値(たとえば、1.0)に維持される。該所定時間は、エンジンが、燃焼を開始してから、上記吸気量推定のためのマップ(図5)を用いるのに適した温度に至るのに要する時間として、シミュレーション等によって予め設定されることができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 7, when the elapsed time Ton exceeds a predetermined time (2 seconds in this embodiment), the correction coefficient KGCYLMOTST is maintained at a predetermined value (for example, 1.0). The The predetermined time is preset by simulation or the like as the time required for the engine to reach a temperature suitable for using the map for estimating the intake air amount (FIG. 5) after starting combustion. Can do.
前述したように、非燃焼状態および燃焼状態は、一実施例では、イグニションがオフにされた状態およびオンにされた状態に対応し、他の実施例では、燃料カットが行われている状態および解除されている状態に対応する。これらの実施例の具体的な制御フローについては、後述される。 As described above, the non-combustion state and the combustion state correspond to the state where the ignition is turned off and the state where the ignition is turned on in one embodiment, and in the other embodiments, the state where the fuel cut is performed and Corresponds to the released state. Specific control flows of these embodiments will be described later.
燃料噴射量算出部107は、補正済み吸気量推定値GCYLF(質量)に基づいて燃料噴射量を算出する。より具体的には、補正済み吸気量推定値GCYLFに基づいて、図8のようなマップを参照し、対応する燃料噴射量(燃料噴射時間(ms)により表される)を求める。吸入空気量が大きくなるほど、燃料噴射量は増やされる。該マップは、所望の空燃比を実現するよう作成され、ECU1のメモリに予め記憶されることができる。こうして求めた燃料噴射量は、ECU1に実現される燃料コントローラ(図示せず)に渡され、該燃料コントローラにより、次の制御周期において該燃料噴射量が噴射されるように燃料噴射弁が駆動される。
The fuel injection
こうして、非燃焼状態が生じた場合でも、吸気の充填効率を考慮して吸気量推定値が算出されるので、実際の吸入空気量により適した量の燃料を供給することができる。 Thus, even when a non-combustion state occurs, the estimated intake air amount is calculated in consideration of the charging efficiency of the intake air, so that an amount of fuel more suitable for the actual intake air amount can be supplied.
エンジン水温センサおよび吸気温センサ等を用いると、時間遅れが生じるおそれがあるうえ、センサの配置場所によって検出値のばらつきが大きくなるおそれがある。本願発明によれば、このような温度センサを用いることなく、非燃焼状態の発生に起因した温度低下に基づく吸入空気量の変化を補償することができるので、より良好な精度で燃料噴射量を算出することができる。 If an engine water temperature sensor, an intake air temperature sensor, or the like is used, there may be a time delay, and variations in detection values may increase depending on the location of the sensor. According to the present invention, it is possible to compensate for the change in the intake air amount based on the temperature drop caused by the occurrence of the non-combustion state without using such a temperature sensor. Can be calculated.
次に、本願発明の一実施形態に従う、予測リフト量の算出について説明する。ここで、図4のリフト量予測部101による具体的な算出手法を説明する前に、図9〜図13を参照して、リフト量を制御するコントローラおよびリフト量の予測値の算出の原理について説明する。
Next, calculation of the predicted lift amount according to an embodiment of the present invention will be described. Here, before describing a specific calculation method by the lift
図9(a)は、本願発明の一実施形態に従う、吸気バルブのリフト量を制御するための制御装置のブロック図である。リフトコントローラ51は、ECU1に実現される。プラント52は、ここでは、図2の第1の機構21およびアクチュエータ24を含む。リフトコントローラ51は、後述される制御手法に従い、吸気バルブの実リフト量を目標リフト量に収束させるための操作量を算出する。アクチュエータ24のモータ23は、該操作量に従って第1の機構21を作動させ、吸気バルブのリフト量を変更する。変更されたリフト量は、実リフト量としてCSAセンサ15(図1)によって検出され、リフトコントローラ51にフィードバックされる。
FIG. 9A is a block diagram of a control device for controlling the lift amount of the intake valve according to one embodiment of the present invention. The
図9(b)は、本願発明に従う予測値算出の原理を説明するための図である。リフト量および燃料噴射量の制御は、所定の制御周期に従って実行され、各制御周期において、エンジンの運転状態(たとえば、アクセルペダルの開度等)に応じて目標リフト量が決定される。図には、或る気筒について、3個の制御周期n〜(n+2)にわたる目標リフト量、実リフト量(CSAセンサ15によって検出される)、および本願発明の手法に従って算出される予測リフト量の挙動が示されている。1制御周期の長さは、Stimeで表されている。以下の実施例では、制御周期は、固定した時間間隔で実現され、よって制御周期の長さStimeは一定である(たとえば、10ミリ秒)。 FIG. 9B is a diagram for explaining the principle of predictive value calculation according to the present invention. The control of the lift amount and the fuel injection amount is executed according to a predetermined control cycle, and in each control cycle, the target lift amount is determined according to the operating state of the engine (for example, the degree of opening of the accelerator pedal). The figure shows the target lift amount over three control cycles n to (n + 2), the actual lift amount (detected by the CSA sensor 15), and the predicted lift amount calculated according to the method of the present invention for a certain cylinder. Behavior is shown. The length of one control cycle is represented by Stime. In the following embodiments, the control period is realized at fixed time intervals, and thus the length Stime of the control period is constant (for example, 10 milliseconds).
代替的に、制御周期をTDC信号に同期させ、TDC信号に応じて制御が実行されるようにしてもよい。この場合、制御周期の長さStimeは、エンジン回転数に基づいて算出されることができる。たとえば、TDC信号が吸入行程の上死点で出力され、今回の制御周期nにおいて検出されたエンジン回転数がNE(rpm)である場合、該制御周期nの長さは、以下のように算出されることができる。
各制御周期において、リフトコントローラ51は、実リフト量を目標リフト量に向けて吸気バルブを制御する。制御周期nを参照すると、目標リフト量はX(mm)であり、実リフト量はZ(mm)である。目標リフト量および実リフト量に基づいて算出される予測リフト量はY(mm)である。制御周期nにおいて、次の制御周期(n+1)で噴射すべき燃料噴射量は、該予測リフト量に基づいて決定される。制御周期(n+1)において、実リフト量は、制御周期nで算出された予測リフト量の値Yにほぼ到達するので、当該周期(n+1)で実現された実リフト量に適した量の燃料噴射量が噴射されることとなる。
In each control cycle, the
このように、燃料噴射量は、噴射時期よりも1制御周期前に算出されるので、制御周期nにおいて検出された実リフト量で燃料噴射量を算出すると、実際の噴射が行われる制御周期(n+1)の実リフト量に適した量の燃料が噴射されないおそれがある。これは、空燃比のずれを招くおそれがある。本願発明によれば、1制御周期後のリフト量を予測し、該予測リフト量に基づいて燃料噴射量を算出するので、実際の噴射が行われる時の実リフト量に適した量の燃料を供給することができる。 Thus, since the fuel injection amount is calculated one control cycle before the injection timing, when the fuel injection amount is calculated with the actual lift amount detected in the control cycle n, the control cycle (in which actual injection is performed) There is a possibility that an amount of fuel suitable for the actual lift amount of n + 1) may not be injected. This may cause a deviation of the air-fuel ratio. According to the present invention, since the lift amount after one control cycle is predicted and the fuel injection amount is calculated based on the predicted lift amount, the amount of fuel suitable for the actual lift amount when actual injection is performed is determined. Can be supplied.
予測リフト量は、以下の式に従って算出されることができる。
HALIFT(n)
=C(ALCMD(n)―ALIFT(n))+ALIFT(n)
C=制御周期の長さStime/(時定数τp+制御周期の長さStime)
(1)
The predicted lift amount can be calculated according to the following equation.
HALIFT (n)
= C (ALCMD (n) -ALIFT (n)) + ALIFT (n)
C = control cycle length Stime / (time constant τp + control cycle length Stime)
(1)
ここで、ALIFT(n)は、制御周期nにおいて検出された実リフト量を示す。ALCMD(n)は、制御周期nにおいて決定された目標リフト量を示す。Cはゲインであり、制御周期の長さStimeおよびリフトコントローラ51によるリフト量制御の時定数τpに基づいて算出される。HALIFT(n)は、制御周期nにおいて算出された予測リフト量を示す。予測リフト量は、目標リフト量と実リフト量の偏差にゲインを乗じた値を、実リフト量に加算することにより算出される。
Here, ALIFT (n) indicates the actual lift amount detected in the control cycle n. ALCMD (n) indicates the target lift amount determined in the control cycle n. C is a gain, which is calculated based on the control cycle length Stime and the time constant τp of lift amount control by the
本願発明では、上記式(1)に従い、制御周期nにおいて予測値HALIFT(n)を算出し、該予測値に従って、次の制御周期(n+1)で供給すべき燃料噴射量を決定する。 In the present invention, the predicted value HALIFT (n) is calculated in the control cycle n according to the above equation (1), and the fuel injection amount to be supplied in the next control cycle (n + 1) is determined according to the predicted value.
以下、上記式(1)の根拠を説明する。 Hereinafter, the basis of the above formula (1) will be described.
図10は、図9(a)に示すリフトコントローラ51の詳細なブロック図である。この実施例では、リフトコントローラ51は、吸気バルブの位置制御すなわちリフト量の制御にPD制御を採用し、速度制御すなわち吸気バルブを動かす速度の制御にPI制御を採用して、操作量を算出する。PD制御ブロックが符号54により表され、PI制御ブロックが符号55により表されている。Kppは比例ゲインを示し、Kpdは微分ゲインを示す。Kvpは比例ゲインを示し、Kviは積分ゲインを示す。1/zは遅延要素を示す。Stimeは、前述したように、制御周期の長さを示す。
FIG. 10 is a detailed block diagram of the
ブロック54では、目標リフト量と実リフト量の差に対して比例ゲインKppが乗算された項と、該差を微分して制御周期の逆数(1/Stime)および微分ゲインKpdを乗算した項とが加算される。ブロック55では、実リフト量の今回値と前回値との差(1制御周期あたりのリフト量の変化量を示す)と、ブロック54の出力との差をとり、該差に対して比例ゲインKvpが乗算された項と、該差を積分して制御周期の長さStimeおよび積分ゲインKviを乗算した項とが加算される。
In
他方、本願発明者の知見によれば、第1の機構21およびアクチュエータ24(図2)を含むプラント52について、該アクチュエータ24のモータ23に印加される電圧Uを入力とし、結果として生じる該第1の機構21の制御軸36の角度θcsを出力とすると、プラント52の運動方程式は、ラプラス演算子sを用いて式(2)のような伝達関数で表現されることができる。
ここで、Jallは、モータ23から制御軸36に至る系のイナーシャ要素を示し、モータ23のイナーシャおよび制御軸36のイナーシャを含む。Ballは、モータ23から制御軸36に至る系の粘性抵抗を示し、モータ23の粘性抵抗、制御軸36の粘性抵抗およびトルク定数、モータの抵抗、減速比およびギア効率等を含む。
Here, Jall indicates an inertia element of the system from the
図11(a)は、リフトコントローラ51(図9(a))およびプラント52を、ラプラス演算子sを用いた伝達関数で表したブロック図である。ブロック71はPD制御ブロックを示し、ブロック72はPI制御ブロックを示す。ブロック73は、プラント52を示し、上記式(2)が示されている。
FIG. 11A is a block diagram showing the lift controller 51 (FIG. 9A) and the
ここで、PDおよびPI制御の各ゲインは、以下のように、時定数を用いて設定される。時定数τpは、位置制御(PD制御)の時定数であり、時定数τωは、速度制御(PI制御)の時定数を示す。
Kpp=1/τp
Kpd=τω/τp
Kvp=Jall/τω
Kvi=Ball/τω
Here, each gain of PD and PI control is set using a time constant as follows. The time constant τp is a time constant for position control (PD control), and the time constant τω is a time constant for speed control (PI control).
Kpp = 1 / τp
Kpd = τω / τp
Kvp = Jall / τω
Kvi = Ball / τω
時定数τpおよびτωは、所望の値に設定されることができる。時定数τpが一定となる位置制御を実現するため、ブロック71〜73の合成伝達関数が、単一の時定数τpの一次遅れ系となるように、上記ゲインKpp〜Kviは設定される。ここで、時定数τpが一定であるとは、実リフト量が、目標リフト量の約63%に達するのに要する時間が一定、ということを示す。
The time constants τp and τω can be set to desired values. In order to realize position control in which the time constant τp is constant, the gains Kpp to Kvi are set so that the combined transfer function of the
ブロック71〜73の合成伝達関数を求める。上記時定数τpおよびτωの定義を用いると、図11(a)は、図11(b)のように表される。 Find the combined transfer function of blocks 71-73. When the definitions of the time constants τp and τω are used, FIG. 11A is expressed as shown in FIG.
次に、図11(b)のPI制御ブロック72とプラント73の伝達関数を合成すると、図11(c)のブロック75により示される伝達関数が得られる。ブロック75に、ラプラス演算子sのフィードバック(ブロック74で表される)を合成すると、図12(a)のブロック76により示される伝達関数が得られる。さらに、ブロック71とブロック76を合成すると、図12(b)のブロック77により示される伝達関数が得られる。実リフト量から目標リフト量のフィードバックラインをさらに合成すると、図12(c)のブロック78により示される伝達関数が得られる。こうして、リフトコントローラ51とプラント52の合成伝達関数Hは、以下の式(3)のように表される。この合成伝達関数は、時定数τpの一次遅れ系を表している。こうして、上記のようにゲインKpp〜Kviを決めることにより、合成伝達関数Hからは、速度制御の時定数τωは消去され、位置制御の時定数τpのみが残る。こうして、前述したように、時定数τpは所望の値に設定され、該τpに基づいてゲインKppおよびKpdが設定されることにより、時定数τpが一定であるようリフト量を制御することができる。
合成伝達関数H=1/(τp・s+1) (3)
Next, when the
Composite transfer function H = 1 / (τp · s + 1) (3)
次に、図13を参照して、式(3)の合成伝達関数Hから上記式(1)が導出される根拠を説明する。 Next, with reference to FIG. 13, the reason why the above equation (1) is derived from the combined transfer function H of the equation (3) will be described.
図13(a)のブロック78は、式(3)の伝達関数Hを表している。離散化を行うため、ブロック78を分解すると、(b)に示されるブロック81および82が得られる。伝達関数が実行される制御周期の長さをStimeとすると、積分(1/s)の離散表現は、1/(1−z―1)であるから、符号83に示すように、遅延要素zを用いて表すことができる。ブロック84のStimeは、積分時間を表している。ブロック81、83、および84を合成すると、(d)に示されるブロック85により表される。Stime/τpをkとおいて、一巡伝達関数(Loop Transfer Function)H’(z)を求める(z表現で表される)。
C=k/(1+k)とおくと、式(4)は、以下のように表される。
式(5)は、図13(e)のブロック86のように表され、これを、入力をUおよび出力をYとする差分方程式に変換すると、以下のように展開される。nは、制御周期を示す。
式(6)のY(n)を予測リフト量HALIFT(n)とし、Y(n−1)を実リフト量ALIFT(n)とし、U(n)を目標リフト量ALCMD(n)とおけば、上記の式(1)が導出される。 If Y (n) in equation (6) is the predicted lift amount HALIFT (n), Y (n-1) is the actual lift amount ALIFT (n), and U (n) is the target lift amount ALCMD (n). The above equation (1) is derived.
なお、この実施例では、位置制御をPD制御で実現し、速度制御をPI制御で実現しているが、このような制御形態に限定されず、また、速度制御は必ずしも必要とされない。本願発明では、リフト量制御について、伝達関数で表現可能な制御手法であればよく、たとえば、PI制御、PD制御、PID制御、H∞制御を用いることができる。また、プラントへの外乱を推定して外乱の影響を除去するようプラントを制御する外乱オブザーバによる制御を含めてもよい。これらの制御は、制御パラメータによって、制御の周波数特性(ゲイン特性および位相特性)を決定することができるので、周波数整形(frequency shaping)を実施することのできる制御手法といえる。たとえば、PI制御では、比例ゲインおよび積分ゲインという制御パラメータにより、該PI制御のゲイン特性および位相特性を決定することができる。このように、本願発明は、リフト量制御に用いる制御パラメータが時定数を用いて設定されることにより、プラントを含む制御系の合成伝達関数が該時定数の一次遅れ系で表され、これにより、該時定数が一定であるようリフト量を制御可能な制御形態に適用されうる。 In this embodiment, the position control is realized by PD control and the speed control is realized by PI control. However, the present invention is not limited to such a control form, and the speed control is not necessarily required. In the present invention, the lift amount control may be any control method that can be expressed by a transfer function. For example, PI control, PD control, PID control, and H∞ control can be used. Moreover, you may include the control by the disturbance observer which controls a plant so that the disturbance to a plant may be estimated and the influence of a disturbance may be removed. Since these control can determine the frequency characteristics (gain characteristics and phase characteristics) of the control according to the control parameters, it can be said that the control is a control technique capable of performing frequency shaping. For example, in PI control, gain characteristics and phase characteristics of the PI control can be determined by control parameters such as proportional gain and integral gain. As described above, in the present invention, the control parameter used for the lift amount control is set using the time constant, so that the combined transfer function of the control system including the plant is expressed by the first-order lag system of the time constant. The present invention can be applied to a control form in which the lift amount can be controlled so that the time constant is constant.
次に、図4のリフト量予測部101による予測値算出の詳細な手法を説明する。図14は、図4のリフト量予測部101のより詳細な機能ブロック図である。好ましくは、目標リフトデシメーション部91が設けられ、これは、吸気バルブの無効時間を制御周期の長さStimeで除算することにより、値pを得る。目標リフト量の過去値(以前の制御周期で算出された目標リフト量)は、ECU1のメモリに記憶されている。制御周期Stimeは、この実施例では一定であり、その値はECU1のメモリに記憶されている。デシメーション部91は、p回前の制御周期(n−p)において算出された目標リフト量を出力する。
Next, a detailed method of calculating a predicted value by the lift
可変リフト機構(第1の機構21)において、吸気バルブが静止状態から作動状態に遷移するのに無効時間が発生する。すなわち、リフトコントローラ51は、目標リフト量に応じて吸気バルブのリフト量を制御するための操作量を図2のアクチュエータ24に出力するが、該操作量に従って実際に吸気バルブが動き出すまでには、無効時間分の遅れがある。したがって、実リフト量と目標リフト量のより正確な対応づけを行うため、上記のようなデシメーション処理を行う。
In the variable lift mechanism (first mechanism 21), an invalid time is generated for the intake valve to transition from the stationary state to the operating state. That is, the
たとえば、無効時間が30msであり、制御周期が10msであるとすると、3個前の制御周期(n−3)において決定された目標リフト量が、デシメーション部91により出力される。この場合、吸気バルブの今回の制御周期の作動開始は、3個前の制御周期において決定された目標リフト量に基づいている、ということを表している。無効時間は、可変リフト機構に依存して、シミュレーション等によって予め算出し、ECU1のメモリに記憶しておくことができる。
For example, if the invalid time is 30 ms and the control cycle is 10 ms, the
作動判定部92は、今回の制御周期nにおいて、吸気バルブが静止状態から作動状態に遷移したかどうかを判定する。より具体的には、作動判定部92は、CSAセンサ15を介して今回の制御周期nで検出された実リフト量と前回の制御周期(n−1)で検出された実リフト量との差を算出し、該差を、制御周期の長さStimeで除算する。該除算により得た値は、吸気バルブの作動速度を表している。該作動速度が所定値以上ならば、吸気バルブが作動している最中であると判定し、値1の作動フラグを出力する。該作動速度が該所定値より小さければ、前回の制御周期では吸気バルブが静止しており、今回の制御周期において吸気バルブが作動を開始したと判定し、ゼロ値の作動フラグを出力する。
The
切換え部93は、作動フラグの値を調べ、該作動フラグの値が1ならば、目標リフト量ALCMD(n)として、今回の制御周期nで決定された目標リフト量の値を採用する。目標リフト量は、前述したように、エンジンの運転状態に応じて、既知の任意の手法で決定されることができる。該作動フラグの値がゼロならば、目標リフト量ALCMD(n)として、デシメーション部91から渡されたp回前の目標リフト量の値を採用する。こうして、吸気バルブが作動中ではなく、静止状態から作動状態に遷移した時には、無効時間が生じていることを示すので、p回前の目標リフト量を用いるようにする。
The switching
このように、吸気バルブが作動中であるときには、無効時間は実質的に発生しないと考えることができる。代替的に、吸気バルブが作動中であるとき、より厳格な意味においては無効時間がわずかながら生じることがある。たとえば、リフトコントローラ51が算出した操作量がアクチュエータ24に到達するまでには通信ラインを介しているので、このような無効時間が生じるおそれがある。したがって、吸気バルブが作動中であるときにも無駄時間を考慮するようにしてもよい。その場合には、無効時間を予めシミュレーション等を介して計測してECU1のメモリに記憶しておき、デシメーション部91は、該無効時間を制御周期の長さで除算した値p’を算出し、p’回前の制御周期で決定された目標リフト量を出力する。切換部93は、作動フラグの値に従い、p’回前の制御周期の目標リフト量またはp回前の制御周期の目標リフト量を、今回の制御周期の目標リフト量ALCMD(n)として選択する。
Thus, it can be considered that the invalid time does not substantially occur when the intake valve is in operation. Alternatively, when the intake valve is in operation, there may be a slight dead time in the stricter sense. For example, since the operation amount calculated by the
ゲイン算出部94は、制御周期の長さStimeおよびを時定数τpに基づいて、前述した式(1)に従い、ゲインCを算出する。時定数τpは、前述したように、所望の値に設定されることができ、ECU1のメモリに予め記憶しておくことができる。
The
予測リフト算出部95は、上記の式(1)に、ゲインC、今回の制御周期nにおいてCSAセンサ15によって検出された実リフト量ALIFT(n)、切換え部93により今回の制御周期nで選択された目標リフト量ALCMD(n)を代入し、予測リフト量HALIFT(n)を算出する。
The predicted
なお、制御がTDC信号に応じて実行される場合のように、制御周期の長さStimeが一定でない場合について補足する。まず、前記pの値の算出についてであるが、この場合、制御周期の時間長の過去値をECU1のメモリに記憶しておく。デシメーション部91は、無効時間が、何個の制御周期に相当するかを見極める。たとえば、無効時間が30msであり、制御周期(n−1)の長さが9ms、(n−2)の長さが11ms、(n−3)の長さが12msである場合には、無効時間30ms遡った所が制御周期(n−3)に相当するので(30−9−11−12がゼロ以下になる)、p=3を得ることができる。制御周期の長さの過去値を記憶する代わりに、エンジン回転数の過去値を記憶してもよい。前述したように、制御周期nで検出されたエンジン回転数から、該制御周期nの長さを求めることができる。
In addition, it supplements about the case where the length Stime of a control period is not constant like the case where control is performed according to a TDC signal. First, regarding the calculation of the value of p, in this case, the past value of the time length of the control cycle is stored in the memory of the
また、前回の実リフト量は前回のTDC信号に応じて検出され、今回の実リフト量は今回のTDC信号に応じて検出されるので、作動判定部92は、作動速度を算出するのに、前回の制御周期(n−1)の長さを用いるのが好ましい。また、ゲインCは、今回のTDC信号に応じて検出された実リフト量が、次のTDC信号に応じたリフト量検出時までにどれほど変化するかを予測するための値であるので、ゲイン算出部94は、今回の制御周期nの長さStimeを用いてゲインCを算出するのが好ましい。
Further, since the previous actual lift amount is detected according to the previous TDC signal, and the current actual lift amount is detected according to the current TDC signal, the
図15は、本願発明の一実施例に従う、燃料噴射量を算出するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、前述した制御周期に従って、ECU1により実行され、より具体的には、図4に示される機能ブロックによって実現される。
FIG. 15 is a flowchart of a process for calculating the fuel injection amount according to an embodiment of the present invention. The process is executed by the
ステップS11において、図14を参照して前述したように、無効時間に基づいてp回前の目標リフト量を求める。ステップS12において、吸気バルブの作動速度を算出することにより、今回の制御周期において吸気バルブが静止状態から作動状態に遷移したと判定したならば、作動フラグにゼロを設定し、今回の制御周期にわたって吸気バルブが作動していると判定したならば、作動フラグに1を設定する。 In step S11, as described above with reference to FIG. 14, the target lift amount p times before is obtained based on the invalid time. If it is determined in step S12 that the intake valve has transitioned from the stationary state to the operating state in the current control cycle by calculating the operating speed of the intake valve, the operation flag is set to zero and the current control cycle is set over the current control cycle. If it is determined that the intake valve is operating, the operating flag is set to 1.
ステップS13において、作動フラグが、吸気バルブの作動中を示す値1であれば、今回の制御周期で決定された目標リフト量を、目標リフト量ALCMD(n)に設定する(S14)。作動フラグが、吸気バルブが静止状態から作動状態に遷移したことを示す値ゼロであれば、p回前の制御周期で決定された目標リフト量を、目標リフト量ALCMD(n)に設定する(S15)。
In step S13, if the operation flag is a
ステップS16において、制御周期の長さStimeおよび時定数τpに基づいて、前述した式(1)に従い、ゲインCを算出する。ステップS17おいて、ゲインCと、CSAセンサ15によって検出された実リフト量ALIFT(n)および目標リフト量ALCMD(n)を用い、上記式(1)に従って予測リフト量HALIFT(n)を算出する。
In step S16, the gain C is calculated according to the above-described equation (1) based on the control cycle length Stime and the time constant τp. In step S17, using the gain C, the actual lift amount ALIFT (n) and the target lift amount ALCMD (n) detected by the
ステップS18において、今回の制御周期で検出されたエンジン回転数およびステップS17で求めた予測リフト量HALIFT(n)値に基づいて、図5に示すようなマップを参照し、対応する吸入空気量を、吸気量推定値GCYLとして求める。 In step S18, based on the engine speed detected in the current control cycle and the predicted lift amount HALIFT (n) value obtained in step S17, a map as shown in FIG. 5 is referred to and the corresponding intake air amount is determined. The intake air amount estimated value GCYL is obtained.
ステップS19において、ステップS18で求めた吸気量推定値GCYLの補正処理を行い、補正済み吸気量推定値GCYLFを算出する。補正処理の詳細なフローチャートは、後述される。 In step S19, the intake air amount estimated value GCYL obtained in step S18 is corrected to calculate a corrected intake air amount estimated value GCYLF. A detailed flowchart of the correction process will be described later.
ステップS20において、ステップS19で補正された吸気量推定値GCYLFに基づいて、図8に示されるようなマップを参照し、対応する燃料噴射量を求める。 In step S20, based on the intake air amount estimated value GCYLF corrected in step S19, a map as shown in FIG. 8 is referred to find the corresponding fuel injection amount.
図16は、図15のステップS19において実施される補正処理の、一実施例に従うフローチャートである。このフローチャートは、図6(a)を参照して説明した、非燃焼状態および燃焼状態が、イグニションがオフにされた状態およびオンにされた状態に対応しているケースを示す。 FIG. 16 is a flowchart according to one embodiment of the correction process performed in step S19 of FIG. This flowchart shows a case where the non-combustion state and the combustion state described with reference to FIG. 6A correspond to the state where the ignition is turned off and the state where the ignition is turned on.
ステップS31において、イグニションを前回オフにした時からイグニションを今回オンにするまでの持続時間Toffが、所定時間(たとえば、30秒)以上かどうかを判断する。この判断がYesならば、イグニションを今回オンにしたときのエンジンの温度は低下しており、吸気の充填効率が高いことを示す。ステップS32に進み、イグニションを今回オンにした時からの経過時間Tonに基づいて、図7のようなマップを参照し、対応する補正係数KGCYLMOTSTを求める。ステップS33において、吸気量推定値GCYLに補正係数KGCYLMOTSTを乗算して、補正済み吸気量推定値GCYLFを算出する。こうして、イグニションがオフされている非燃焼状態に起因して吸気の充填効率が変化した場合でも、現在の充填効率をより良好に反映するよう吸入空気量を推定することができる。 In step S31, it is determined whether or not the duration Toff from when the ignition was turned off last time to when the ignition is turned on this time is equal to or longer than a predetermined time (for example, 30 seconds). If this determination is Yes, the temperature of the engine when the ignition is turned on this time has decreased, indicating that the intake charging efficiency is high. Proceeding to step S32, a corresponding correction coefficient KGCYLMOTST is obtained by referring to a map as shown in FIG. 7 based on the elapsed time Ton from when the ignition is turned on this time. In step S33, the estimated intake air amount GCYL is multiplied by the correction coefficient KGCYLMOTST to calculate a corrected intake air amount estimated value GCYLF. Thus, even when the intake charging efficiency changes due to the non-combustion state in which the ignition is turned off, the intake air amount can be estimated to better reflect the current charging efficiency.
ステップS31の判断がNoならば、エンジンが、図5のようなマップを用いることのできる状態(すなわち、温度が高い状態)であるとみなすことができる。したがって、ステップS34において、補正することなく、吸気量推定値GCYLをGCYLFに設定する。 If the determination in step S31 is No, it can be considered that the engine is in a state where the map as shown in FIG. 5 can be used (that is, the temperature is high). Therefore, in step S34, the estimated intake air amount GCYL is set to GCYLF without correction.
図17は、図15のステップS19において実施される補正処理の、他の実施例に従うフローチャートである。このフローチャートは、図6(b)を参照して説明した、非燃焼状態および燃焼状態が、燃料カットが行われている状態および燃料カットが解除されている(燃料が供給されている)状態に対応するケースを示す。 FIG. 17 is a flowchart according to another embodiment of the correction process performed in step S19 of FIG. In this flowchart, the non-combustion state and the combustion state described with reference to FIG. 6B are in the state where the fuel cut is performed and the state where the fuel cut is released (fuel is supplied). The corresponding case is shown.
ステップS41において、燃料カットを今回開始した時から解除するまでの持続時間Toffが、所定時間(たとえば、2秒)以上かどうかを判断する。この判断がYesならば、燃料カットを解除したときのエンジンの温度は低下しており、吸気の充填効率が高いことを示す。ステップS42に進み、燃料カットを解除した時からの経過時間Tonに基づいて、図7のようなマップを参照し、対応する補正係数KGCYLMOTSTを求める。ステップS43において、吸気量推定値GCYLに補正係数KGCYLMOTSTを乗算して、補正済み吸気量推定値GCYLFを算出する。こうして、燃料カットが行われている非燃焼状態に起因して吸気の充填効率が変化した場合でも、現在の充填効率をより良好に反映するよう吸入空気量を推定することができる。 In step S41, it is determined whether the duration Toff from when the fuel cut is started to when it is released is equal to or longer than a predetermined time (for example, 2 seconds). If this determination is Yes, it indicates that the temperature of the engine when the fuel cut is canceled is low, and the intake charging efficiency is high. In step S42, a corresponding correction coefficient KGCYLMOTST is obtained by referring to a map as shown in FIG. 7 based on the elapsed time Ton from when the fuel cut is canceled. In step S43, the corrected intake air amount estimated value GCYLF is calculated by multiplying the estimated intake air amount GCYL by the correction coefficient KGCYLMOTST. Thus, the intake air amount can be estimated to better reflect the current charging efficiency even when the charging efficiency of the intake air changes due to the non-combustion state in which the fuel cut is performed.
なお、図16のステップS31の所定時間の値と上記ステップS41の所定時間の値とは、この実施例では異なっており、前者は、後者よりも長いよう設定されている。この理由について述べると、イグニションがオフされた場合と燃料カットが行われた場合との主な違いは、気筒内に常に新気が導入されるか否かである。すなわち、イグニションがオフされた状態では、新気は気筒に導入されなくなるので、気筒内の温度は低下しにくい。他方、燃料カットが行われている状態では、気筒の吸排気バルブは動いているので、新気が導入されることによって熱交換が促進され、気筒内の温度が低下しやすい。したがって、好ましくは、イグニションがオフされた場合の上記所定時間の値を、燃料カットが行われた場合の上記所定時間の値よりも長く設定する。 The value of the predetermined time in step S31 in FIG. 16 and the value of the predetermined time in step S41 are different in this embodiment, and the former is set to be longer than the latter. The reason for this will be described. The main difference between when the ignition is turned off and when the fuel cut is performed is whether or not fresh air is always introduced into the cylinder. That is, when the ignition is turned off, fresh air is not introduced into the cylinder, so the temperature in the cylinder is unlikely to decrease. On the other hand, when the fuel is cut, the intake / exhaust valve of the cylinder is in motion, so that heat exchange is promoted by introducing fresh air, and the temperature in the cylinder tends to decrease. Therefore, preferably, the value of the predetermined time when the ignition is turned off is set longer than the value of the predetermined time when the fuel cut is performed.
ステップS41の判断がNoならば、図5のようなマップを用いることのできる状態(すなわち、温度が高い状態)であるとみなすことができる。したがって、ステップS44において、補正することなく、吸気量推定値GCYLをGCYLFに設定する。 If the determination in step S41 is No, it can be considered that the map as shown in FIG. 5 can be used (that is, the temperature is high). Therefore, in step S44, the estimated intake air amount GCYL is set to GCYLF without correction.
上記の実施例では、吸入空気量を推定するのにリフト量の予測値を用いているが、本願発明は、他の任意の手法で推定された吸入空気量に対して適用可能である。たとえば、リフト量の現在値から、現在の吸入空気量を推定する場合にも、本願発明に従う、非燃焼状態の持続時間に基づく補正の手法は適用されることができる。また、リフト量の予測の手法も、上記実施例には限定されず、本願発明に従う補正手法は、任意の手法で予測されたリフト量を用いて推定された吸入空気量に適用可能である。 In the above embodiment, the predicted value of the lift amount is used to estimate the intake air amount, but the present invention is applicable to the intake air amount estimated by any other method. For example, even when the current intake air amount is estimated from the current value of the lift amount, the correction method based on the duration of the non-combustion state according to the present invention can be applied. Further, the method for predicting the lift amount is not limited to the above embodiment, and the correction method according to the present invention can be applied to the intake air amount estimated using the lift amount predicted by an arbitrary method.
また、上記の実施例では、非燃焼状態として、エンジンのイグニションがオフである状態および燃料カットが行われている状態を例として説明した。さらなる他の例として、エンジンの気筒が休止している場合(たとえば、すべての気筒の稼動を休止させるアイドルストップの場合)を、非燃焼状態に含めてもよい。この場合、気筒が休止している持続時間を計数し、気筒休止が解除されることによって燃焼が開始されてからの経過時間に従って補正を行えばよい。 In the above-described embodiment, the non-combustion state has been described as an example in which the engine ignition is off and the fuel cut is performed. As still another example, a case where the cylinder of the engine is inactive (for example, an idle stop in which all cylinders are deactivated) may be included in the non-combustion state. In this case, it is only necessary to count the duration during which the cylinder is inactive and perform correction according to the elapsed time since the start of combustion by releasing the cylinder inactive.
さらに、一部の気筒を休止する場合や、一部の気筒についてのみ燃料カットを行う場合には、これら燃焼が行われない気筒についての燃料噴射量の算出について、上記した充填効率を考慮した補正手法を適用するようにしてもよい。 Furthermore, when some cylinders are deactivated or when fuel cut is performed only for some cylinders, the above-described correction in consideration of the charging efficiency is performed for the calculation of the fuel injection amount for the cylinders that do not perform combustion. A technique may be applied.
この発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。また、上記実施形態は、汎用の(例えば、船外機等の)内燃機関に適用可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. In addition, the above embodiment can be applied to a general-purpose internal combustion engine (for example, an outboard motor).
1 ECU 2 エンジン
3 吸気管 15 CSAセンサ
20 弁作動特性可変装置
23 モータ 36 制御軸
40 吸気バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記吸気バルブの実リフト量を検出する手段と、
検出された前記実リフト量に基づいて、前記内燃機関に供給される吸入空気量を推定して吸気量推定値を算出する吸気量推定手段と、
前記内燃機関において燃焼が行われない非燃焼状態の持続時間を計数する計数手段と、
前記内燃機関が、前記非燃焼状態から、燃焼が行われる燃焼状態に移行したとき、前記持続時間と所定時間とを比較し、該持続時間が所定時間以上である場合には前記吸気量推定値を補正する補正手段と、
前記補正された吸気量推定値に基づいて、燃料噴射量を算出する手段と、
を備える制御装置。 In an internal combustion engine having a variable valve mechanism that can change the lift amount of an intake valve, a control device for controlling the fuel injection amount,
Means for detecting an actual lift amount of the intake valve;
An intake air amount estimating means for estimating an intake air amount supplied to the internal combustion engine based on the detected actual lift amount and calculating an intake air amount estimated value;
Counting means for counting a duration of a non-combustion state in which combustion is not performed in the internal combustion engine;
When the internal combustion engine transitions from the non-combustion state to a combustion state where combustion is performed, the duration is compared with a predetermined time, and if the duration is equal to or longer than the predetermined time, the estimated intake air amount Correction means for correcting
Means for calculating a fuel injection amount based on the corrected intake amount estimation value;
A control device comprising:
前記補正手段は、前記経過時間の増加に伴って、前記吸気量推定値が小さくなるように前記補正を行う、
請求項1に記載の装置。 Furthermore, it comprises means for counting the elapsed time from when the internal combustion engine has shifted to the combustion state,
The correction means performs the correction so that the estimated intake air amount decreases as the elapsed time increases.
The apparatus of claim 1.
前記目標リフト量および前記実リフト量の差に所定のゲインを乗算した値を、該実リフト量に加算することにより、次の制御周期のリフト量の予測値を算出する予測値算出手段であって、該ゲインは、該制御周期の長さおよび前記時定数に基づいて算出される、予測値算出手段と、
を備える、請求項1または2に記載の制御装置。 Means for performing feedback control at a predetermined control period so that the detected actual lift amount converges to a target lift amount with a predetermined time constant;
A predicted value calculation means for calculating a predicted value of a lift amount in the next control cycle by adding a value obtained by multiplying a difference between the target lift amount and the actual lift amount by a predetermined gain to the actual lift amount. The gain is calculated based on the length of the control cycle and the time constant;
The control device according to claim 1, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008256880A JP2010084715A (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Device for controlling fuel injection volume of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008256880A JP2010084715A (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Device for controlling fuel injection volume of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010084715A true JP2010084715A (en) | 2010-04-15 |
Family
ID=42248911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008256880A Pending JP2010084715A (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Device for controlling fuel injection volume of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010084715A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012026346A (en) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine |
-
2008
- 2008-10-01 JP JP2008256880A patent/JP2010084715A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012026346A (en) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2001098998A (en) | Controller for internal combustion engine | |
CN108626009B (en) | Method for determining the air quantity in the combustion chamber of an internal combustion engine, internal combustion engine and vehicle | |
JP2015105654A (en) | Method and device for controlling filling amount in cylinder of internal combustion engine | |
JP2007077935A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP3901091B2 (en) | Intake air amount estimation device for internal combustion engine | |
WO2009107372A1 (en) | Apparatus for controlling fuel injection amount for internal combustion engine | |
JPWO2011086707A1 (en) | Gas state estimating apparatus for internal combustion engine | |
JP2008002327A (en) | Fuel injection quantity control device of internal combustion engine | |
JP2011144683A (en) | Cylinder intake air amount calculating device for internal combustion engine | |
JP2018150861A (en) | Controller of internal combustion engine | |
JP2010084715A (en) | Device for controlling fuel injection volume of internal combustion engine | |
JP4631775B2 (en) | Stop position control device for internal combustion engine | |
JP4594405B2 (en) | Device for controlling the fuel injection quantity of an internal combustion engine | |
JP4852560B2 (en) | Device for detecting deterioration of responsiveness of control target | |
JP2009203815A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4760423B2 (en) | Oil deterioration judgment device for internal combustion engine | |
JP2006207538A (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP4737254B2 (en) | Internal combustion engine system control device | |
JP2010168953A (en) | Internal combustion engine injecting fuel in proportion to lift quantity of variable intake valve | |
JP2016098824A (en) | Method for adjusting valve control time of internal combustion engine | |
JP5402757B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4892460B2 (en) | Air quantity estimation device for internal combustion engine | |
JP2009197711A (en) | Air volume estimation device of internal combustion engine | |
JP6060812B2 (en) | Engine control device | |
JP2016130452A (en) | Control device for internal combustion engine |