JP2010163906A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.
冷間始動時における、燃料噴射制御では、空燃比によるフィードバック制御が困難である。このような状況下、冷間始動時の燃料噴射制御は、エンジンの個体バラつき、経年変化等を考慮しつつ、ドライバビリティ、エミッション、燃費をバランスさせなければならず、ドライバビリティ(始動の成立)を優先した制御となることが多い。 In the fuel injection control at the time of cold start, it is difficult to perform feedback control using the air-fuel ratio. Under these circumstances, fuel injection control during cold start must balance drivability, emissions, and fuel consumption while taking into account individual variations in the engine and changes over time. In many cases, the control is prioritized.
図1は、従来の一般的な始動時の空燃比挙動を例示する図である。図1の横軸は時間、縦軸は空燃比(AFR:Air Fuel Ratio)を各々示す。また、図中の実線は理想的な始動時空燃比を、点線は従来の一般的な冷間始動時における始動時空燃比を各々示す。 FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional general air-fuel ratio behavior at the time of starting. In FIG. 1, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates an air fuel ratio (AFR: Air Fuel Ratio). Also, the solid line in the figure represents the ideal starting air-fuel ratio, and the dotted line represents the starting air-fuel ratio during conventional cold start.
図1に示すように、冷間始動時には、理想的な状態から大きく外れており、目標空燃比である15.5に到達するまでに、長い時間がかかる。すなわち、冷間始動時には、ドライバビリティを優先した制御となっているため、燃費及びエミッションは最適化されていない。これは、冷間始動時には、AFRセンサが不活性であり、フィードバック制御を行うことが困難であるためである。 As shown in FIG. 1, at the time of cold start, it is far from the ideal state, and it takes a long time to reach 15.5 which is the target air-fuel ratio. That is, at the time of cold start, since control is given priority to drivability, fuel consumption and emission are not optimized. This is because at the time of cold start, the AFR sensor is inactive and it is difficult to perform feedback control.
特許文献1には、排ガス状態パラメータを教師信号として構成されるニューラルネットワークを用いて推定排ガス状態パラメータを推定し、燃料の性状に応じた空燃比を制御する技術が開示されている。特許文献2には、筒内のイオン電流又は燃焼圧に基づき、簡易線形モデルとニューラルネットワークモデルとから空燃比を定める技術が開示されている。
しかしながら、上記の技術では、空燃比挙動をモデル化するにあたり、排気管内のガスの流れを単純化しているため、誤差が生じる恐れがある。また、空燃比挙動を統計モデルで表現しているため、学習を頻繁に行う必要がある。さらに、教師信号として空燃比センサやイオン電流センサの出力信号を用いるため、空燃比センサやイオン電流センサを追加している。このことは、コストアップの原因となる可能性がある。すなわち、冷間始動時における空燃比制御では、誤差の発生及びコストアップの恐れがあることが課題であった。 However, in the above technique, when the air-fuel ratio behavior is modeled, the flow of gas in the exhaust pipe is simplified, so that an error may occur. Further, since the air-fuel ratio behavior is expressed by a statistical model, it is necessary to frequently learn. Furthermore, an air-fuel ratio sensor or an ion current sensor is added to use an output signal of the air-fuel ratio sensor or ion current sensor as a teacher signal. This may cause an increase in cost. That is, the air-fuel ratio control at the time of cold start has a problem that there is a risk of generating errors and increasing costs.
本発明は、上記課題に鑑み、冷間始動時においても、筒内圧力を算出することにより、誤差の発生及びコストアップの可能性を抑制し、かつ空燃比のフィードバック制御が可能な内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的としている。 In view of the above problems, the present invention provides an internal combustion engine capable of suppressing the occurrence of errors and the possibility of increasing costs and calculating the air-fuel ratio feedback control by calculating the in-cylinder pressure even during cold start. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device.
本発明は、内燃機関の吸気管内圧力を検出する圧力検出手段と、前記内燃機関の回転角速度を検出する回転角速度検出手段と、前記内燃機関の冷却水温度を検出する温度検出手段と、前記回転角速度検出手段により検出された前記回転角速度に基づき、前記内燃機関の筒内圧力を算出する筒内圧力算出手段と、前記圧力検出手段により検出された前記吸気管内圧力、前記回転角速度、前記温度検出手段により検出された前記冷却水温度、及び前記筒内圧力算出手段により算出された前記筒内圧力に基づき、前記内燃機関の仮想筒内圧力を算出する仮想筒内圧力算出手段と、前記筒内圧力、及び前記仮想筒内圧力算出手段により算出された前記仮想筒内圧力に基づき、前記内燃機関の空燃比を算出する空燃比算出手段と、前記空燃比算出手段により算出された前記空燃比に基づき、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置である。本発明によれば、冷間始動時においても、筒内圧力を算出することにより、誤差の発生及びコストアップの可能性を抑制し、かつ空燃比のフィードバック制御をすることができる。 The present invention provides pressure detection means for detecting an intake pipe internal pressure of an internal combustion engine, rotation angular speed detection means for detecting a rotation angular speed of the internal combustion engine, temperature detection means for detecting a coolant temperature of the internal combustion engine, and the rotation In-cylinder pressure calculating means for calculating the in-cylinder pressure of the internal combustion engine based on the rotational angular velocity detected by the angular velocity detecting means; the intake pipe pressure detected by the pressure detecting means; the rotational angular velocity; and the temperature detection A virtual in-cylinder pressure calculating means for calculating a virtual in-cylinder pressure of the internal combustion engine based on the cooling water temperature detected by the means and the in-cylinder pressure calculated by the in-cylinder pressure calculating means; An air-fuel ratio calculating means for calculating an air-fuel ratio of the internal combustion engine based on the pressure and the virtual in-cylinder pressure calculated by the virtual in-cylinder pressure calculating means; and Based on the air-fuel ratio calculated Ri is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized by comprising: a fuel injection amount calculating means for calculating a fuel injection amount, the. According to the present invention, even during cold start, by calculating the in-cylinder pressure, it is possible to suppress the occurrence of errors and the possibility of cost increase, and to perform feedback control of the air-fuel ratio.
上記構成において、前記筒内圧力算出手段は、前記筒内圧力に基づき前記内燃機関の筒内ガス温度を算出する温度算出手段を含み、前記仮想筒内圧力算出手段は、前記吸気管内圧力、前記回転角速度、前記冷却水温度、前記温度算出手段により算出された前記筒内ガス温度、及び前記筒内圧力に基づき、前記仮想筒内圧力を算出する構成とすることができる。 In the above configuration, the in-cylinder pressure calculating means includes temperature calculating means for calculating an in-cylinder gas temperature of the internal combustion engine based on the in-cylinder pressure, and the virtual in-cylinder pressure calculating means includes the intake pipe pressure, The virtual cylinder pressure can be calculated based on the rotational angular velocity, the cooling water temperature, the cylinder gas temperature calculated by the temperature calculation means, and the cylinder pressure.
上記構成において、前記筒内圧力算出手段は、前記筒内圧力に基づき前記内燃機関の筒内ガス温度を算出する温度算出手段を含み、前記温度算出手段は、前記圧力検出手段により検出された前記吸気管内圧力に基づき前記内燃機関の気筒内に吸入されたガスの質量を算出する質量算出手段を含み、前記温度算出手段は、前記質量算出手段で算出された前記質量と前記筒内圧力とに基づき前記筒内ガス温度を算出し、前記仮想筒内圧力算出手段は、前記回転角速度、前記冷却水温度、前記温度算出手段により算出された前記筒内ガス温度、及び前記筒内圧力に基づき、前記仮想筒内圧力を算出する構成とすることができる。 In the above configuration, the in-cylinder pressure calculating means includes temperature calculating means for calculating an in-cylinder gas temperature of the internal combustion engine based on the in-cylinder pressure, and the temperature calculating means is detected by the pressure detecting means. Mass calculating means for calculating the mass of the gas sucked into the cylinder of the internal combustion engine based on the intake pipe internal pressure, and the temperature calculating means includes the mass calculated by the mass calculating means and the in-cylinder pressure. The in-cylinder gas temperature is calculated based on the virtual in-cylinder pressure calculating means based on the rotational angular velocity, the cooling water temperature, the in-cylinder gas temperature calculated by the temperature calculating means, and the in-cylinder pressure. The virtual cylinder pressure can be calculated.
上記構成において、前記内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段をさらに備え、前記質量算出手段は、前記クランク角度検出手段により検出された前記クランク角度に応じて、前記質量を算出する構成とすることができる。 The above configuration further includes a crank angle detection unit that detects a crank angle of the internal combustion engine, and the mass calculation unit calculates the mass according to the crank angle detected by the crank angle detection unit. can do.
上記構成において、前記質量算出手段は、前記クランク角度がバルブ閉じタイミングにある場合に前記圧力検出手段により検出された前記吸気管内圧力に基づき、前記質量を算出する構成とすることができる。 In the above configuration, the mass calculation unit may calculate the mass based on the intake pipe pressure detected by the pressure detection unit when the crank angle is at a valve closing timing.
上記構成において、前記筒内圧力算出手段は、前記クランク角度に応じて、前記クランク角度が検出された時点における前記回転角速度、及び前記クランク角度に基づき、前記筒内圧力を算出し、前記温度算出手段は、前記クランク角度に応じて、前記質量及び前記筒内圧力に基づき、前記筒内ガス温度を算出する構成とすることができる。 In the above configuration, the in-cylinder pressure calculating means calculates the in-cylinder pressure based on the rotation angular velocity at the time when the crank angle is detected and the crank angle, and calculates the temperature according to the crank angle. The means may be configured to calculate the in-cylinder gas temperature based on the mass and the in-cylinder pressure according to the crank angle.
上記構成において、前記クランク角度検出手段により検出された前記クランク角度が所定の角度である第1角度にある第1の場合及び前記第1角度とは異なる所定の角度である第2角度にある第2の場合の各々に応じて、前記筒内圧力算出手段は、前記第1の場合及び前記第2の場合の各々における前記回転角速度、並びに前記第1角度及び前記第2角度の各々に基づき、前記第1の場合及び前記第2の場合の各々における前記内燃機関の筒内圧力である第1筒内圧力及び第2筒内圧力の各々を算出し、前記温度算出手段は、前記質量、並びに前記筒内圧力算出手段により算出された前記第1筒内圧力及び前記第2筒内圧力の各々に基づき、前記第1の場合及び前記第2の場合の各々における前記内燃機関の筒内ガス温度である第1筒内ガス温度及び第2筒内ガス温度の各々を算出し、前記空燃比算出手段は、前記仮想筒内圧力、前記筒内圧力算出手段により算出された前記第1筒内圧力及び前記第2筒内圧力、並びに前記温度算出手段で算出された前記第1筒内ガス温度及び前記第2筒内ガス温度に基づき、前記空燃比を算出する構成とすることができる。 In the above configuration, the first case where the crank angle detected by the crank angle detecting means is at a first angle that is a predetermined angle and the second angle that is at a second angle that is different from the first angle. In accordance with each of the two cases, the in-cylinder pressure calculating means is based on the rotational angular velocity in each of the first case and the second case, and each of the first angle and the second angle, Each of the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure that is an in-cylinder pressure of the internal combustion engine in each of the first case and the second case is calculated, and the temperature calculation means includes the mass, In-cylinder gas temperature of the internal combustion engine in each of the first case and the second case based on each of the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure calculated by the in-cylinder pressure calculating means. The first in-cylinder gas And the air-fuel ratio calculating means calculate the virtual cylinder pressure, the first cylinder pressure calculated by the cylinder pressure calculating means, and the second cylinder pressure. In addition, the air-fuel ratio can be calculated based on the first in-cylinder gas temperature and the second in-cylinder gas temperature calculated by the temperature calculation unit.
本発明によれば、冷間始動時においても、筒内圧力を算出することにより、空燃比のフィードバック制御が可能な内燃機関の空燃比制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine capable of feedback control of an air-fuel ratio by calculating the in-cylinder pressure even at the time of cold start.
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は実施例1に係る内燃機関の空燃比制御装置1を適用したエンジン(内燃機関)を例示する模式図である。
FIG. 2 is a schematic view illustrating an engine (internal combustion engine) to which the internal combustion engine air-fuel
図2に示すように、実施例1に係る内燃機関の空燃比制御装置1を適用したエンジンには、エンジン本体4及びECU(Electric Control Unit)2が備えられている。
As shown in FIG. 2, the engine to which the air-fuel
エンジン本体4には、吸気管8及び排気管18、及び点火プラグ12が設けられている。エンジン本体4の気筒4bには、クランクシャフト4aのクランク角度θを検出するクランク角度センサ6(クランク角度検出手段)、及びエンジンの冷却水温度Twを検出するエンジン水温センサ10(温度検出手段)が設けられている。なお、クランク角度センサ6により回転角速度ωを検出することができる。すなわち、クランク角度センサ6は、回転角速度検出手段及びクランク角度検出手段として機能する。
The engine body 4 is provided with an
吸気管8には、吸気管8内の吸気管内圧力Pmを検出する圧力センサ8a(圧力検出手段)、燃料噴射バルブ14及びスロットルバルブ16が設けられている。
The
クランク角度センサ6により検出されたクランク角度θ及び角速度ω、並びに圧力センサ8aにより検出された吸気管内圧力Pmは、ECU2に送信される。また、ECU2は点火プラグ12、燃料噴射バルブ14及びスロットルバルブ16の制御を行う。
The crank angle θ and the angular velocity ω detected by the crank angle sensor 6 and the intake pipe pressure P m detected by the
また、本実施例では、ECU2は質量算出手段、筒内圧力算出手段、仮想筒内圧力算出手段、温度算出手段、及び燃料噴射量算出手段に相当する。
In this embodiment, the
次に、図面を用いて、実施例1に係る内燃機関の空燃比制御装置1の動作について説明する。図3は実施例1に係る内燃機関の空燃比制御装置1の動作を例示するフローチャートである。
Next, the operation of the air-fuel
図3に示すように、まずECU2は、内燃機関のイグニッションが起動しているか判断する(ステップS10)。Yesの場合、ECU2は、クランク角度センサ6により検出された回転角速度ωを取得する(ステップS11)。Noの場合、ステップS10に戻る。
As shown in FIG. 3, first, the
ステップS11の後、ECU2はクランク角度センサ6により検出されたクランク角度θを取得する(ステップS12)。
After step S11, the
ステップS12の後、ECU2は、クランク角度センサ6により検出されたクランク角度θがバルブ閉じタイミングにおけるクランク角度θivcであるか判断する(ステップS13)。Yesの場合、ECU2は、圧力センサ8aにより検出された吸気管内圧力Pmを取得する(ステップS14)。ステップS13においてNoの場合、ステップS12に戻る。
After step S12, the
ステップS13の後、ECU2は、圧力センサ8aにより検出された吸気管内圧力Pmに基づき、次の(1)式を用いて、吸気管8から気筒4bに吸入されたガスの質量mcylを算出する(ステップS15)。
mcyl=αPm+β ・・・(1)
(α,β:定数)
すなわち、ECU2は、クランク角度センサ6により検出されたクランク角度θに応じて、圧力センサ8aにより検出された吸気管内圧力Pmに基づき、質量mcylを算出する。ステップS15において、ECU2は、クランク角度θがバルブ閉じタイミングにある場合に圧力センサ8aにより検出された吸気管内圧力Pmに基づき、質量mcylを算出する。
After step S13, the
m cyl = αP m + β (1)
(Α, β: constant)
That is, the
ステップS15の後、ECU2は、クランク角度センサ6により検出されたクランク角度θを取得する(ステップS16)。ステップS16の後、ECU2は、クランク角度θが所定の角度である第1角度であるか判断する(ステップS17)。ステップS17においては、第1角度は例えば90deg.btdc(btdc:before top dead center)である。
After step S15, the
Yesの場合(第1の場合)、ECU2は、クランク角度θ(ここでは90deg.btdc)、クランク角度がθ=90deg.btdcである場合における気筒4bの筒内容積V90、θ=90deg.btdcである場合における回転角速度ω90、及びθ=θivcである場合の回転角速度ωivcに基づき、次の(2)式を用いて、θ=90deg.btdcである場合における筒内圧力P90(第1筒内圧力)を算出する(ステップS18)。
P90={f1(θ)−f2(θ)ω90−f3(θ)ω90 2−f4(θ)ω90(ω90−ωivc)/(90−θivc)}/V90 ・・・(2)
ここで、f1(θ)、f2(θ)、f3(θ)及びf4(θ)はエンジンの設計により定まるθの関数である。ステップS17においてNoの場合、ステップS16に戻る。
In the case of Yes (first case), the
P 90 = {f 1 (θ ) -f 2 (θ) ω 90 -f 3 (θ) ω 90 2 -f 4 (θ) ω 90 (ω 90 -ω ivc) / (90-θ ivc)} / V 90 (2)
Here, f 1 (θ), f 2 (θ), f 3 (θ), and f 4 (θ) are functions of θ determined by engine design. If No in step S17, the process returns to step S16.
ステップS18の後、ECU2は、気体定数R、ステップS15において算出された質量mcyl、及びステップS18において算出された第1筒内圧力P90に基づき、(3)式を用いて、クランク角度がθ=90deg.btdcである場合における気筒4bの筒内ガス温度T90(第1筒内ガス温度)を算出する(ステップS19)。
T90=P90V90/mcylR ・・・(3)
After step S18,
T 90 = P 90 V 90 / m cyl R (3)
ステップS19の後、ECU2は、クランク角度センサ6により検出されたクランク角度θを取得する(ステップS20)。ステップS20の後、ECU2は、クランク角度θが、所定の角度である第2角度であるか判断する(ステップS21)。第2角度は第1角度と異なる所定の角度であり、ステップS21において第2角度は例えば45deg.btdcである。
After step S19, the
Yesの場合、ECU2は、クランク角度θ(ここでは45deg.btdc)、クランク角度がθ=45deg.btdcである場合における気筒4bの筒内容積V45、θ=45deg.btdcである場合における回転角速度ω45、及びω90に基づき、次の(4)式を用いて、θ=45deg.btdcである場合における筒内圧力P45(第2筒内圧力)を算出する(ステップS22)。
P45={f1(θ)−f2(θ)ω45−f3(θ)ω45 2−f4(θ)ω45(ω45−ω90)/45}/V45 ・・・(4)
ステップS18及びS22に示すように、ECU2は、クランク角度θに応じて、クランク角度θが検出された時点における回転角速度ω、及びクランク角度θに基づき、筒内圧力を算出する。ステップS21においてNoの場合、ステップS20に戻る。
In the case of Yes, the
P 45 = {f 1 (θ) −f 2 (θ) ω 45 −f 3 (θ) ω 45 2 −f 4 (θ) ω 45 (ω 45 −ω 90 ) / 45} / V 45 ... (4)
As shown in steps S18 and S22, the
ステップS22の後、ECU2は、気体定数R、質量mcyl、及びステップS22において算出された第2筒内圧力P45に基づき、(5)式を用いて、クランク角度がθ=45deg.btdcである場合における気筒4bの筒内ガス温度T45(第2筒内ガス温度)を算出する(ステップS23)。
T45=P45V45/mcylR ・・・(5)
ステップS19及びS23に示すように、ECU2は、クランク角度θに応じて、質量、及び筒内圧力に基づき、筒内ガス温度を算出する。
After step S22, the
T 45 = P 45 V 45 / m cyl R (5)
As shown in steps S19 and S23, the
ステップS23の後、ECU2は、エンジン水温センサ10により検出されたエンジンの冷却水温度Twを取得する(ステップS24)。ステップS24の後、ECU2は、回転角速度ω、第1筒内ガス温度T90及び第2筒内ガス温度T45、並びにエンジン水温センサ10により検出された冷却水温度Twに基づき、次の(6)式を用いて、クランク角度θが90deg.btdcから45deg.btdcに変化する間の熱損失量(冷却損失)Qwを算出する(ステップS25)。
Qw=(0.4+0.17ω0.62){(T45+T90)/2−Tw} ・・・(6)
After step S23,
Q w = (0.4 + 0.17ω 0.62 ) {(T 45 + T 90 ) / 2−T w } (6)
ステップS25の後、ECU2は、ステップS22において算出した第2筒内圧力P45、ステップS25において算出した熱損失量Qw、筒内容積V90及びV45に基づき、次の(7)式を用いて、仮想筒内圧力P45aを算出する(ステップS26)。
P45a=P45+2Qw/(V90−V45) ・・・(7)
仮想筒内圧力とは、クランク角度θが90deg.btdcから45deg.btdcに変化する間に、気筒4b内のガスに熱損失がないとした場合の筒内圧力である。すなわち、ECU2は、回転角速度ω、冷却水温度Tw、及び第1筒内ガス温度T90及び第2筒内ガス温度T45、並びに第2筒内圧力P45に基づき、仮想筒内圧力P45aを算出する。(3)式及び(5)式に示すように、筒内温度は質量mcylに基づき、(1)式に示すように、質量は吸気管内圧力Pmに基づく。すなわち、ECU2は、吸気管内圧力Pm、回転角速度ω、冷却水温度Tw、及び第2筒内圧力P45に基づき、仮想筒内圧力P45aを算出する。
After step S25, the
P 45 a = P 45 + 2Q w / (V 90 −V 45 ) (7)
The virtual in-cylinder pressure is a crank angle θ of 90 deg. btdc to 45 deg. This is the in-cylinder pressure when there is no heat loss in the gas in the
ステップS26の後、ECU2は、第1筒内圧力P90、筒内容積V45及びV90、並びに仮想筒内圧力P45aに基づき、次の(8)式を用いて、クランク角度θが90deg.btdcから45deg.btdcに変化する間に、気筒4b内のガスに熱損失がないとした場合の仮想ポリトロープ指数m’を算出する(ステップS27)。
m’=−V45(P90−P45a)/{P45a(V90−V45)} ・・・(8)
After step S26, the
m ′ = − V 45 (P 90 −P 45 a) / {P 45 a (V 90 −V 45 )} (8)
ステップS27の後、ECU2は、ステップS27において算出した仮想ポリトロープ指数m’に基づき、次の(9)式を用いて、気筒4b内の筒内ガスの空燃比AFRを算出する(ステップS28)。
AFR=(m’−0.32)/(1.4−m’) ・・・(9)
ここで、空燃比AFRと仮想ポリトロープ指数m’との関係について説明する。
After step S27, the
AFR = (m′−0.32) / (1.4−m ′) (9)
Here, the relationship between the air-fuel ratio AFR and the virtual polytropic index m ′ will be described.
図4は空燃比AFRと比熱比κ(圧力勾配)との関係を例示する図である。図4に示すように、AFRと圧力勾配とには一定の関係がある。また、上記(8)式に示すように、仮想ポリトロープ指数m’と圧力勾配との間にも一定の関係がある。よって、ECU2は、上記の(9)式を用いて、空燃比AFRを算出することができる。言い換えれば、ECU2は、第1筒内圧力P90、第2筒内圧力P45、第1筒内ガス温度T90、第2筒内ガス温度T45、及び仮想筒内圧力P45aに基づき、空燃比AFRを算出する。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the air-fuel ratio AFR and the specific heat ratio κ (pressure gradient). As shown in FIG. 4, there is a certain relationship between AFR and pressure gradient. Further, as shown in the above equation (8), there is also a certain relationship between the virtual polytropic index m ′ and the pressure gradient. Therefore, the
ステップS28の後、ECU2は、ステップS28において算出した空燃比AFR、目標空燃比AFRt、(≒15.5、図1参照)及び燃料噴射量基準値(事前適合値)τ0に基づき、(10)式を用いて、次気筒の燃料噴射量を算出する(ステップS29)。言い換えれば、ECU2は、ステップS28において算出された空燃比AFRに基づき、次気筒の燃料噴射量τを算出する。
τ=τ0(AFR−AFRt)/AFRt ・・・(10)
すなわち、ECU2は、図1に示したような、理想的な始動時空燃比からのズレを考慮し、冷間始動時の空燃比を理想的な始動時空燃比に近づけるような次気筒の燃料噴射量τを算出する。ステップS29の後、実施例1に係る内燃機関の空燃比制御装置の動作は終了する。
After step S28, the
τ = τ 0 (AFR−AFR t ) / AFR t (10)
That is, the
実施例1によれば、ECU2は、回転角速度ω、及び冷却水温度Twに基づき、仮想筒内圧力P45aを算出する(ステップS26)。また、ECU2は、仮想筒内圧力P45aに基づき、空燃比AFRを算出し(ステップS28)、空燃比AFRに基づき次気筒の燃料噴射量τを算出する(ステップS29)。すなわち、実施例1に係る空燃比制御装置は、回転角速度ω及び冷却水温度Twといった物理現象をベースにしているため、冷間始動時においてAFRセンサが不活性な場合でも、空燃比のフィードバック制御を行うことができる。従って、冷間始動時においても、ドライバビリティ、燃費及びエミッションを最適化することが可能となる。
According to Example 1,
また、回転角速度ωや冷却水温度Twといった物理現象をベースとしているため、追加センサを用いなくてよく、空燃比制御装置のコストアップを抑制することができる。また、ガスの流れを単純化することによる誤差も生じにくい。さらに、統計モデルを用いるものではないため、学習の頻度を比較的低くすることができる。 Moreover, since it is based on physical phenomena such rotational angular velocity ω and the cooling water temperature T w, often without using additional sensors, it is possible to suppress the cost of the air-fuel ratio control system. Also, errors due to simplifying the gas flow are less likely to occur. Furthermore, since a statistical model is not used, the frequency of learning can be made relatively low.
仮想筒内圧力P45aの算出に用いるパラメータとしては、冷却水温度Tw以外にも、Twと相関性を有するパラメータ、例えば油温や総燃料噴射量等を用いることもできる。 As parameters used for calculating the virtual in-cylinder pressure P 45 a, parameters having a correlation with T w , such as oil temperature and total fuel injection amount, can be used in addition to the cooling water temperature T w .
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
空燃比制御装置 1
ECU 2
エンジン本体 4
クランクシャフト 4a
気筒 4b
クランク角度センサ 6
エンジン水温センサ 10
燃料噴射バルブ 14
Air-fuel
Engine body 4
Crank angle sensor 6
Engine
Claims (7)
前記内燃機関の回転角速度を検出する回転角速度検出手段と、
前記内燃機関の冷却水温度を検出する温度検出手段と、
前記回転角速度検出手段により検出された前記回転角速度に基づき、前記内燃機関の筒内圧力を算出する筒内圧力算出手段と、
前記圧力検出手段により検出された前記吸気管内圧力、前記回転角速度、前記温度検出手段により検出された前記冷却水温度、及び前記筒内圧力算出手段により算出された前記筒内圧力に基づき、前記内燃機関の仮想筒内圧力を算出する仮想筒内圧力算出手段と、
前記筒内圧力、及び前記仮想筒内圧力算出手段により算出された前記仮想筒内圧力に基づき、前記内燃機関の空燃比を算出する空燃比算出手段と、
前記空燃比算出手段により算出された前記空燃比に基づき、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 Pressure detecting means for detecting the pressure in the intake pipe of the internal combustion engine;
Rotational angular velocity detection means for detecting the rotational angular velocity of the internal combustion engine;
Temperature detecting means for detecting a coolant temperature of the internal combustion engine;
In-cylinder pressure calculation means for calculating an in-cylinder pressure of the internal combustion engine based on the rotation angular speed detected by the rotation angular speed detection means;
Based on the intake pipe pressure detected by the pressure detection means, the rotational angular velocity, the coolant temperature detected by the temperature detection means, and the in-cylinder pressure calculated by the in-cylinder pressure calculation means, the internal combustion engine Virtual cylinder pressure calculation means for calculating the virtual cylinder pressure of the engine;
Air-fuel ratio calculating means for calculating an air-fuel ratio of the internal combustion engine based on the in-cylinder pressure and the virtual cylinder pressure calculated by the virtual cylinder pressure calculating means;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection amount calculation unit that calculates a fuel injection amount based on the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculation unit.
前記仮想筒内圧力算出手段は、前記吸気管内圧力、前記回転角速度、前記冷却水温度、前記温度算出手段により算出された前記筒内ガス温度、及び前記筒内圧力に基づき、前記仮想筒内圧力を算出することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The in-cylinder pressure calculating means includes temperature calculating means for calculating an in-cylinder gas temperature of the internal combustion engine based on the in-cylinder pressure,
The virtual in-cylinder pressure calculation means is configured to generate the virtual in-cylinder pressure based on the intake pipe pressure, the rotational angular velocity, the cooling water temperature, the in-cylinder gas temperature calculated by the temperature calculation means, and the in-cylinder pressure. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
前記温度算出手段は、前記圧力検出手段により検出された前記吸気管内圧力に基づき前記内燃機関の気筒内に吸入されたガスの質量を算出する質量算出手段を含み、
前記温度算出手段は、前記質量算出手段で算出された前記質量と前記筒内圧力とに基づき前記筒内ガス温度を算出し、
前記仮想筒内圧力算出手段は、前記回転角速度、前記冷却水温度、前記温度算出手段により算出された前記筒内ガス温度、及び前記筒内圧力に基づき、前記仮想筒内圧力を算出することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The in-cylinder pressure calculating means includes temperature calculating means for calculating an in-cylinder gas temperature of the internal combustion engine based on the in-cylinder pressure,
The temperature calculation means includes mass calculation means for calculating the mass of gas sucked into the cylinder of the internal combustion engine based on the intake pipe pressure detected by the pressure detection means,
The temperature calculating means calculates the in-cylinder gas temperature based on the mass calculated by the mass calculating means and the in-cylinder pressure,
The virtual in-cylinder pressure calculating means calculates the virtual in-cylinder pressure based on the rotational angular velocity, the cooling water temperature, the in-cylinder gas temperature calculated by the temperature calculating means, and the in-cylinder pressure. 2. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
前記質量算出手段は、前記クランク角度検出手段により検出された前記クランク角度に応じて、前記質量を算出することを特徴とする請求項3記載の内燃機関の空燃比制御装置。 Crank angle detection means for detecting a crank angle of the internal combustion engine,
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the mass calculation means calculates the mass according to the crank angle detected by the crank angle detection means.
前記温度算出手段は、前記クランク角度に応じて、前記質量及び前記筒内圧力に基づき、前記筒内ガス温度を算出することを特徴とする請求項4または5記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The in-cylinder pressure calculating means calculates the in-cylinder pressure according to the crank angle based on the rotation angular velocity at the time when the crank angle is detected and the crank angle.
6. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the temperature calculation means calculates the in-cylinder gas temperature based on the mass and the in-cylinder pressure according to the crank angle. .
前記筒内圧力算出手段は、前記第1の場合及び前記第2の場合の各々における前記回転角速度、並びに前記第1角度及び前記第2角度の各々に基づき、前記第1の場合及び前記第2の場合の各々における前記内燃機関の筒内圧力である第1筒内圧力及び第2筒内圧力の各々を算出し、
前記温度算出手段は、前記質量、並びに前記筒内圧力算出手段により算出された前記第1筒内圧力及び前記第2筒内圧力の各々に基づき、前記第1の場合及び前記第2の場合の各々における前記内燃機関の筒内ガス温度である第1筒内ガス温度及び第2筒内ガス温度の各々を算出し、
前記空燃比算出手段は、前記仮想筒内圧力、前記筒内圧力算出手段により算出された前記第1筒内圧力及び前記第2筒内圧力、並びに前記温度算出手段で算出された前記第1筒内ガス温度及び前記第2筒内ガス温度に基づき、前記空燃比を算出することを特徴とする請求項6記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The first case where the crank angle detected by the crank angle detecting means is a first angle which is a predetermined angle, and the second case where the crank angle is a second angle which is different from the first angle. According to each
The in-cylinder pressure calculating means is configured to perform the first case and the second based on the rotation angular velocity in each of the first case and the second case, and each of the first angle and the second angle. Each of the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure, which is the in-cylinder pressure of the internal combustion engine in each of the cases,
The temperature calculating means is based on each of the first case pressure and the second in-cylinder pressure calculated by the mass and the in-cylinder pressure calculating means. Calculating each of the first in-cylinder gas temperature and the second in-cylinder gas temperature that is the in-cylinder gas temperature of the internal combustion engine in each;
The air-fuel ratio calculating means includes the virtual cylinder pressure, the first cylinder pressure and the second cylinder pressure calculated by the cylinder pressure calculating means, and the first cylinder calculated by the temperature calculating means. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the air-fuel ratio is calculated based on an internal gas temperature and the second in-cylinder gas temperature.
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CN102787929A (en) * | 2011-05-16 | 2012-11-21 | 罗伯特·博世有限公司 | Method for operating an internal combustion engine |
JP2013032726A (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Abnormality diagnostic device for internal combustion engine |
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2009
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