JP2014214618A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine capable of rapidly and correctly estimating atmospheric pressure without providing an atmospheric pressure sensor.SOLUTION: A control device for an internal combustion engine includes: a target effective opening area calculating means for calculating a target effective opening area of a throttle opening control means by applying an estimated atmospheric pressure, a target intake air flow rate, an intake air pressure and an intake air temperature to a flow rate formula for a throttle flow meter; a target opening calculating means for calculating a target throttle opening from the target effective opening area by using a correlation map between an effective opening area of the throttle opening control means and a throttle opening adapted in advance; and an estimated atmospheric pressure updating means for updating the estimated atmospheric pressure so that an actual intake air flow rate is coincident with the target intake air flow rate.

Description

この発明は、内燃機関の制御パラメータの算出に適用する大気圧を推定する内燃機関の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that estimates an atmospheric pressure applied to calculation of a control parameter of the internal combustion engine.

近年、車輌の制御に直接作用する物理量であるエンジン出力軸トルクを指標としてエンジンの発生トルクを制御する、いわゆる、「トルクベース制御」と呼ばれるエンジンの制御方法が普及している。このようなトルクベース制御では、ドライバーによるアクセルペダルの操作量に基づいてエンジンの目標トルクを決定し、この目標トルクを発生させることができる目標吸入空気流量をエンジンに吸入するようにスロットルの開度を制御し、センサで検出した実際の吸入空気流量または推定された吸入空気流量によって目標トルクが実現される点火時期で点火コイルを制御することにより、エンジンの出力が目標トルクに制御されてドライバーの要求する走行性能を実現することになる。   In recent years, an engine control method called “torque-based control” that controls engine generated torque using an engine output shaft torque, which is a physical quantity directly acting on vehicle control, as an index has become widespread. In such torque-based control, the engine target torque is determined based on the amount of operation of the accelerator pedal by the driver, and the throttle opening is set so that the target intake air flow rate that can generate this target torque is sucked into the engine. By controlling the ignition coil at the ignition timing at which the target torque is realized by the actual intake air flow rate detected by the sensor or the estimated intake air flow rate, the engine output is controlled to the target torque and the driver's The required running performance will be realized.

このようなエンジンの目標トルクに対応した目標吸入空気流量を実現するため、エンジンのスロットルに連設されたアクチュエータを駆動してスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置において、スロットル前後の差圧と空気通過面積と流量係数とを基本とするオリフィスの流量式に適用してスロットルの目標開口面積を求め、このスロットル目標開口面積を達成するスロットル開度を設定するといった手段が提案されている。
しかしながら、目標吸入空気流量を達成するスロットル開度をオリフィスの流量式に適用して算出するためには、大気圧や吸気圧、吸気温といったデータが必要であり、これらのデータを取得する各種のセンサを取り付ける必要がある。ただし、各種センサを取り付けることによってコストが高くなるため、各種センサの内、大気圧センサを用いずに大気圧を推定する方法が提案されている。
In order to realize such a target intake air flow rate corresponding to the target torque of the engine, in an internal combustion engine control device that controls the throttle opening by driving an actuator connected to the throttle of the engine, the differential pressure before and after the throttle Means have been proposed in which the target opening area of the throttle is determined by applying to the flow rate equation of the orifice based on the air flow area and the flow coefficient, and the throttle opening is set to achieve the throttle target opening area.
However, in order to calculate the throttle opening that achieves the target intake air flow rate by applying it to the orifice flow rate equation, data such as atmospheric pressure, intake pressure, and intake air temperature are required. It is necessary to install a sensor. However, since the cost increases by attaching various sensors, a method for estimating the atmospheric pressure without using the atmospheric pressure sensor among the various sensors has been proposed.

このような大気圧センサを用いず大気圧を推定する方法として、始動時と走行中のスロットルが全開時に大気圧を推定する方法が知られているが、このような方法を用いた装置においては、ドライバーの運転状態によってスロットルが全開とならない場合があり、始動時に推定した大気圧からデータが更新されない課題があった。この課題に対し、特許文献1では、車速が所定値以上の運転状態において、吸気圧、吸気温度、吸入空気量、スロットル開度から大気圧を推定する手法が示されている。   As a method for estimating the atmospheric pressure without using such an atmospheric pressure sensor, there is known a method for estimating the atmospheric pressure at the time of start and when the running throttle is fully opened. In an apparatus using such a method, The throttle may not be fully opened depending on the driving state of the driver, and there is a problem that data is not updated from the atmospheric pressure estimated at the time of starting. In response to this problem, Patent Document 1 discloses a method for estimating the atmospheric pressure from the intake pressure, the intake air temperature, the intake air amount, and the throttle opening in an operation state in which the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value.

この大気圧推定手法によれば、スロットル開度に応じて、予め設定している開口面積マップから開口面積を求め、検出される吸気圧と推定大気圧との圧力比に基づき予め設定している圧力比流量関数から圧力比流量関数値を求め、検出される吸気温度から予め設定している吸気温パラメータを求め、これらを乗算することによって推定スロットル弁通過空気流量を算出するとともに、この推定スロットル弁通過空気流量に対してエアフロセンサ(以下、AFSと称す)の検出遅れによる補正を行うことによりAFS補正推定スロットル弁通過空気流量を算出し、このAFS補正推定スロットル弁通過空気流量がAFSで検出される吸入空気流量と一致するように推定大気圧を更新していくことによって大気圧を推定するものである。   According to this atmospheric pressure estimation method, the opening area is obtained from a preset opening area map in accordance with the throttle opening, and is set in advance based on the pressure ratio between the detected intake pressure and the estimated atmospheric pressure. The pressure ratio flow function value is obtained from the pressure ratio flow function, the preset intake air temperature parameter is obtained from the detected intake air temperature, and the estimated throttle valve passing air flow rate is calculated by multiplying them, and this estimated throttle AFS correction estimated throttle valve passing air flow rate is calculated by correcting the valve passing air flow rate by the detection delay of an air flow sensor (hereinafter referred to as AFS), and this AFS correction estimated throttle valve passing air flow rate is detected by AFS. The atmospheric pressure is estimated by updating the estimated atmospheric pressure so as to coincide with the intake air flow rate.

国際特許公開WO2010/090060A1号International Patent Publication No. WO2010 / 090060A1

しかしながら、このような特許文献1に示された手法では、一般に、高地では大気圧が低く、空気密度が低いため、吸入空気流量を増加するように大気圧による補正が必要となるため、推定大気圧が更新されることになり、これに伴って吸入空気流量に大気圧による補正がかかり、スロットルが動作するため、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量がともに変化することとなる。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, since the atmospheric pressure is generally low and the air density is low at high altitudes, correction by the atmospheric pressure is necessary to increase the intake air flow rate. Since the atmospheric pressure is updated, the intake air flow rate is corrected by the atmospheric pressure, and the throttle operates. Therefore, both the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate change.

また、推定スロットル弁通過空気流量を吸入空気流量相当とするために、AFSの検出遅れによる補正を行っており、AFSの流量検出遅れ特性を実験に基づいて設定する必要がある。この設定には、各運転状態でのスロットル動作によるAFSで出力される吸入空気流量から、理論演算で求められる推定スロットル弁通過空気流量を吸入空気流量相当となるように設定する必要があるが、センサや吸気系等のバラツキによっては補正が不適切になる場合がある。この場合、AFS補正推定スロットル弁通過空気流量の応答性が悪くなり、安定するまでの時間を十分に設定する必要があるため、推定大気圧の更新周期が遅くなり、収束するまでに時間がかかってしまうことになる。   Further, in order to make the estimated throttle valve passage air flow rate equivalent to the intake air flow rate, correction based on AFS detection delay is performed, and it is necessary to set the flow detection delay characteristic of AFS based on experiments. For this setting, it is necessary to set the estimated throttle valve passage air flow rate obtained by theoretical calculation from the intake air flow rate output by the AFS by the throttle operation in each operation state so as to correspond to the intake air flow rate. Correction may be inappropriate depending on variations in sensors and intake systems. In this case, the responsiveness of the air flow rate passing through the AFS correction estimated throttle valve is deteriorated, and it is necessary to set a sufficient time for stabilization. Therefore, the update period of the estimated atmospheric pressure is delayed, and it takes time to converge. It will end up.

図7(a)に補正が安定するまでの時間を十分に設定した場合のタイムチャートを示す。
t1において、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量に差が生じていることより、大気圧推定を更新する。大気圧推定が更新されることで、上述したように吸入空気流量が変化し、AFS補正推定スロットル弁通過空気流量も変化することとなる。
この吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量が安定するまでは、過渡変化時であり、大気圧を誤推定しやすいため、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量が安定するまでの時間を十分に設定する必要があり、この間、大気圧推定の更新を停止することとなる。
t2において、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量が安定したと判断し、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量に差が生じていることより大気圧推定を更新する。このt1からt2の間は大気圧推定の更新を停止した状態となる。上記t1からt2と同様に、t4でAFS補正推定スロットル弁通過空気流量が吸入空気流量と一致するまで大気圧推定を更新することとなり、収束するまでに時間がかかってしまう課題があった。
FIG. 7A shows a time chart when the time until the correction is stabilized is sufficiently set.
At t1, the atmospheric pressure estimation is updated because there is a difference between the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate. By updating the atmospheric pressure estimation, the intake air flow rate changes as described above, and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate also changes.
Until the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate become stable, it is a transient change, and it is easy to erroneously estimate the atmospheric pressure. Therefore, until the intake air flow rate and the AFS correction estimation throttle valve passage air flow rate become stable. It is necessary to set a sufficient time for this, and during this time, the update of the atmospheric pressure estimation is stopped.
At t2, it is determined that the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate are stable, and the atmospheric pressure estimation is updated because there is a difference between the intake air flow rate and the AFS correction estimation throttle valve passage air flow rate. During the period from t1 to t2, the update of the atmospheric pressure estimation is stopped. As in the case of t1 to t2, the atmospheric pressure estimation is updated until the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate matches the intake air flow rate at t4, and there is a problem that it takes time to converge.

また、図7(b)に推定大気圧の更新周期を短くした場合のタイムチャートを示す。
t1において、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量に差が生じていることより、大気圧推定を更新する。大気圧推定が更新されることで、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量が変化することとなる。
t2において、推定大気圧の更新周期が短いと吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量が安定する前に推定大気圧を更新することとなる。
t3において、推定大気圧は実大気圧と合致するが、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量が安定していないため、差が生じた状態となり、推定大気圧を更新することとなる。このため、推定大気圧はオーバーシュートすることとなる。
FIG. 7B shows a time chart when the update period of the estimated atmospheric pressure is shortened.
At t1, the atmospheric pressure estimation is updated because there is a difference between the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate. By updating the atmospheric pressure estimation, the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate change.
If the update period of the estimated atmospheric pressure is short at t2, the estimated atmospheric pressure is updated before the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate are stabilized.
At t3, the estimated atmospheric pressure matches the actual atmospheric pressure, but since the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate are not stable, a difference occurs and the estimated atmospheric pressure is updated. . For this reason, the estimated atmospheric pressure will overshoot.

t4において、AFS補正推定スロットル弁通過空気流量が吸入空気流量より大きくなることで、推定大気圧を低下するように更新するが、AFS補正推定スロットル弁通過空気流量は、AFSの検出遅れによる補正をしていることで直ぐに応答せず、上昇するように動作する。
t5においても、t4と同様に推定大気圧を低下するように更新し、AFS補正推定スロットル弁通過空気流量が低下するように変化する。
t6において、推定大気圧は実大気圧相当に近づくが、AFS補正推定スロットル弁通過空気流量の応答が遅いために、吸入空気流量と差が生じ、推定大気圧を更新することとなる。
At t4, the estimated AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate is updated to be lower than the estimated atmospheric pressure when the intake air flow rate becomes larger. However, the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate is corrected by the detection delay of the AFS. It does not respond immediately because it does, and operates to rise.
Also at t5, the estimated atmospheric pressure is updated so as to decrease similarly to t4, and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate changes.
At t6, the estimated atmospheric pressure approaches the actual atmospheric pressure, but since the response of the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate is slow, a difference from the intake air flow rate occurs, and the estimated atmospheric pressure is updated.

このように、従来の大気圧推定手法によれば、吸入空気流量とAFS補正推定スロットル弁通過空気流量の応答遅れにより、推定大気圧は実大気圧に対してオーバーシュートし、逆に、吸入空気流量がAFS補正推定スロットル弁通過空気流量よりも小さい場合には、アンダーシュートが発生する課題があった。   As described above, according to the conventional atmospheric pressure estimation method, the estimated atmospheric pressure overshoots the actual atmospheric pressure due to the response delay between the intake air flow rate and the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate. When the flow rate is smaller than the AFS correction estimated throttle valve passage air flow rate, there is a problem that undershoot occurs.

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、大気圧の推定を早くかつ誤りなく行なうことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can estimate atmospheric pressure quickly and without error.

この発明に係る内燃機関の制御装置は、
内燃機関の制御パラメータの算出に適用する大気圧を推定する大気圧推定手段を備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量算出手段と、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルと、
前記スロットルのスロットル開度を制御することにより前記吸気通路の有効開口面積を変化させて、前記内燃機関への吸気量を可変制御するスロットル開度制御手段と、
前記内燃機関への実吸入空気流量を検出する実吸入空気流量検出手段と、
前記スロットルの前記内燃機関側の圧力を吸気圧として検出する吸気圧検出手段と、
前記スロットルの大気側の吸気温を検出する吸気温検出手段とを含み、
前記大気圧推定手段は、
推定された大気圧、前記目標吸入空気流量、前記吸気圧および前記吸気温を、絞り式流量計の流量算出式に適用して、前記スロットル開度制御手段の目標有効開口面積を算出する目標有効開口面積算出手段と、
予め適合された前記スロットル開度制御手段の有効開口面積とスロットル開度との対応マップを用いて、前記目標有効開口面積から目標スロットル開度を算出する目標開度算出手段と、
前記実吸入空気流量が前記目標吸入空気流量と一致するように、推定大気圧を更新する推定大気圧更新手段とを備え、
前記目標開度算出手段は、前記推定大気圧更新手段により更新された推定大気圧を用いて前記目標スロットル開度を算出し、前記目標スロットル開度に前記スロットル開度を制御するように構成したものである。
An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes:
In a control apparatus for an internal combustion engine comprising atmospheric pressure estimation means for estimating an atmospheric pressure to be applied to calculation of a control parameter of the internal combustion engine,
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
Target intake air flow rate calculating means for calculating a target intake air flow rate based on the operating state of the internal combustion engine;
A throttle provided in the intake passage of the internal combustion engine;
Throttle opening control means for changing the effective opening area of the intake passage by controlling the throttle opening of the throttle, and variably controlling the intake amount to the internal combustion engine;
An actual intake air flow rate detecting means for detecting an actual intake air flow rate to the internal combustion engine;
Intake pressure detection means for detecting the pressure on the internal combustion engine side of the throttle as intake pressure;
An intake air temperature detecting means for detecting an intake air temperature on the atmosphere side of the throttle,
The atmospheric pressure estimating means includes
Applying the estimated atmospheric pressure, the target intake air flow rate, the intake pressure and the intake air temperature to the flow rate calculation formula of the throttle type flow meter to calculate the target effective opening area of the throttle opening control means Opening area calculating means;
A target opening calculation means for calculating a target throttle opening from the target effective opening area, using a correspondence map between the effective opening area of the throttle opening control means and the throttle opening adapted in advance;
Estimated atmospheric pressure update means for updating the estimated atmospheric pressure so that the actual intake air flow rate matches the target intake air flow rate,
The target opening calculation means is configured to calculate the target throttle opening using the estimated atmospheric pressure updated by the estimated atmospheric pressure updating means, and to control the throttle opening to the target throttle opening. Is.

この発明によれば、運転状態に基づいて算出された目標吸入空気流量は、センサの応答遅れによる補正を含まず、この目標吸入空気流量に実吸入空気流量が一致するように大気圧推定を実施することにより、大気圧の推定を早期にかつ精度良く推定することができる。   According to the present invention, the target intake air flow rate calculated based on the operation state does not include correction due to a response delay of the sensor, and the atmospheric pressure is estimated so that the actual intake air flow rate matches the target intake air flow rate. By doing so, the atmospheric pressure can be estimated early and with high accuracy.

この発明の実施形態1に係る内燃機関の制御装置を適用した車両の要部構成を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a main configuration of a vehicle to which an internal combustion engine control device according to Embodiment 1 of the present invention is applied. この発明の実施形態1に係るエンジン制御部の電気系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric system of the engine control part which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態1に係る大気圧推定方法を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the atmospheric pressure estimation method which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態1に係る無次元流量σのマップデータを示す特性図である。It is a characteristic view which shows the map data of dimensionless flow volume (sigma) based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態1に係る大気圧推定処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the atmospheric pressure estimation processing procedure which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態に係る大気圧推定処理の動作状態を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the operation | movement state of the atmospheric pressure estimation process which concerns on embodiment of this invention. 従来装置における大気圧推定処理の動作状態を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the operation state of atmospheric pressure presumption processing in the conventional device.

実施の形態1.
以下、この発明を実施例である図に基づいて詳細に説明する。
図1は、この発明の実施の形態1に係る内燃機関の制御装置を適用した車両の要部構成を示す概略図である。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings which are embodiments.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main configuration of a vehicle to which a control device for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention is applied.

図1において、内燃機関を構成するエンジン本体1には、空気を吸入する吸気管2と、排気ガスを排出する排気管3とが取り付けられている。この吸気管2の上流側には、エンジン本体1に供給した実吸入空気流量を測定するエアフロセンサ(AFS)4が設けられ、このAFS4に一体もしくは別体に吸気温度を検出する吸気温センサ5が設けられている。
また、AFS4の下流側には、アクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ6の示す開度に応じて任意の開度調整を可能としたスロットル7が設けられており、このスロットル7には、スロットル開度位置を検出するためのスロットル開度センサ8が設けられている。
In FIG. 1, an engine main body 1 constituting an internal combustion engine is provided with an intake pipe 2 for sucking air and an exhaust pipe 3 for discharging exhaust gas. An airflow sensor (AFS) 4 that measures the actual intake air flow rate supplied to the engine body 1 is provided upstream of the intake pipe 2, and an intake air temperature sensor 5 that detects the intake air temperature integrally with the AFS 4 or separately. Is provided.
Further, on the downstream side of the AFS 4, there is provided a throttle 7 that can arbitrarily adjust the opening according to the opening indicated by the accelerator opening sensor 6 provided in the accelerator pedal. A throttle opening sensor 8 for detecting the throttle opening position is provided.

さらに、スロットル7の下流側には、サージタンク9および吸気管2内の吸気圧力を検出する圧力センサ10が設けられている。なお、この圧力センサ10は、他のセンサ情報に基づいて吸気圧力を演算して推定する手段を用いることもできる。   Further, a pressure sensor 10 that detects the intake pressure in the surge tank 9 and the intake pipe 2 is provided on the downstream side of the throttle 7. The pressure sensor 10 can also use means for calculating and estimating the intake pressure based on other sensor information.

また、エンジン本体1には、エンジン回転数(エンジン回転速度)を検出する回転速度センサ11と、エンジン本体1内に燃料を噴射するインジェクタ13と、燃料に点火する点火コイル14が取り付けられている。   The engine body 1 is also provided with a rotation speed sensor 11 that detects the engine speed (engine rotation speed), an injector 13 that injects fuel into the engine body 1, and an ignition coil 14 that ignites the fuel. .

上述の各種センサや図示しない他のセンサからの検出信号は、エンジン本体1の運転状態を示す情報として、マイクロコンピュータからなる電子制御装置(以下、ECUと称す)12に入力され、このECU12では、入力された各種データより目標トルクを算出するとともに、この目標トルクを達成する目標吸入空気流量を算出し、目標吸入空気流量を達成するよう後述する方法で目標有効開口面積を算出して目標スロットル開度を求め、この目標スロットル開度を達成するようにスロットル7の開度を制御している。
また、同時にインジェクタ13や点火コイル14を含む各種アクチュエータを制御する指示値も算出し、出力している。
さらに、ECU12では、後述するように大気圧を推定する大気圧推定処理を実行し、得られた推定大気圧により目標有効開口面積の補正を行わせる。
Detection signals from the above-described various sensors and other sensors (not shown) are input to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 12 composed of a microcomputer as information indicating the operating state of the engine body 1. The target torque is calculated from the various input data, the target intake air flow rate that achieves this target torque is calculated, and the target effective opening area is calculated by the method described later so as to achieve the target intake air flow rate. The degree of opening is determined, and the opening degree of the throttle 7 is controlled so as to achieve the target throttle opening degree.
At the same time, command values for controlling various actuators including the injector 13 and the ignition coil 14 are also calculated and output.
Further, the ECU 12 executes an atmospheric pressure estimation process for estimating the atmospheric pressure as will be described later, and corrects the target effective opening area based on the obtained estimated atmospheric pressure.

図2は、図1に示す内燃機関の制御装置におけるエンジン制御部の電気系統を示すブロック図である。
図において、ECU12は、入力インタフェース(以下、「入力I/F」と称す)12aと、演算処理部12bと、出力インタフェース(以下、「出力I/F」と称す)12cとを備え、入力I/F12aには、AFS4、吸気温センサ5、アクセル開度センサ6、スロットル開度センサ8、圧力センサ10および図示しない他のセンサを含む各種センサ
30が接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical system of an engine control unit in the control device for the internal combustion engine shown in FIG.
In the figure, the ECU 12 includes an input interface (hereinafter referred to as “input I / F”) 12a, an arithmetic processing unit 12b, and an output interface (hereinafter referred to as “output I / F”) 12c. The / F12a is connected to various sensors 30 including an AFS 4, an intake air temperature sensor 5, an accelerator opening sensor 6, a throttle opening sensor 8, a pressure sensor 10, and other sensors (not shown).

また、ECU12内の演算処理部12bは、入力された各種データ(運転状態)に基づいて、まず、エンジン本体1の目標トルクを算出し、目標トルクを達成するための目標吸入空気流量を算出する。
続いて、演算処理部12bは、エンジンの運転状態からドライバが必要としているトルク(ドライバ要求トルク)と、エンジンが動作することによる負荷トルク(ロストルク)と、アイドル時にエンジン回転を目標エンジン回転となるように調整したトルク(ISCトルク)の合計から目標トルクを算出し、この目標トルクから目標吸入空気流量に変換を行い、目標吸入空気流量を達成するための目標有効開口面積を算出するとともに、目標有効開口面積を達成するための目標スロットル開度を算出する。
さらに、演算処理部12bは、各種の制御指令値を算出し、出力I/F12cを介してスロットル7、インジェクタ13および点火コイル14を含む各種アクチュエータ40に出力する。これによりスロットル7は、スロットル開度が目標スロットル開度と一致するように制御される。
The arithmetic processing unit 12b in the ECU 12 first calculates a target torque of the engine body 1 based on various input data (operating state), and calculates a target intake air flow rate for achieving the target torque. .
Subsequently, the arithmetic processing unit 12b sets the torque required by the driver from the operating state of the engine (driver required torque), the load torque (loss torque) due to operation of the engine, and the engine rotation as the target engine rotation during idling. The target torque is calculated from the total of the torques adjusted in this way (ISC torque), the target torque is converted into the target intake air flow rate, the target effective opening area for achieving the target intake air flow rate is calculated, and the target A target throttle opening for achieving an effective opening area is calculated.
Further, the arithmetic processing unit 12b calculates various control command values and outputs them to various actuators 40 including the throttle 7, the injector 13, and the ignition coil 14 via the output I / F 12c. As a result, the throttle 7 is controlled so that the throttle opening coincides with the target throttle opening.

図3は、目標吸入空気流量に実吸入空気流量を一致させるため、ECU12内で行う推定大気圧を算出する方法について説明するための機能ブロック図である。
図において、ドライバ要求トルク算出手段50は、各種センサ30から入力される運転状態により、ドライバが必要としているトルクを算出する。
ロストルク算出手段51は、各種センサ30から入力される運転状態により、エンジンの吸気および排気により発生するポンピング負荷と、エンジンが動作することにより発生する摩擦に伴う摩擦抵抗をフリクション負荷として求め、このポンピング負荷とフリクション負荷の合計をロストルクとして算出する。
FIG. 3 is a functional block diagram for explaining a method of calculating the estimated atmospheric pressure performed in the ECU 12 in order to make the actual intake air flow rate coincide with the target intake air flow rate.
In the figure, the driver request torque calculation means 50 calculates the torque required by the driver according to the driving state input from the various sensors 30.
The loss torque calculating means 51 obtains, as a friction load, a pumping load generated by the intake and exhaust of the engine and a frictional resistance caused by the friction generated by the operation of the engine as a friction load depending on the operation state input from the various sensors 30. The sum of the load and friction load is calculated as loss torque.

ISCトルク算出手段52は、各種センサ30から入力される運転状態により、アイドル時にエンジン回転を目標エンジン回転となるようにトルクを調整し、ISC(アイドル回転数制御)トルクとして算出する。   The ISC torque calculation means 52 adjusts the torque so that the engine rotation becomes the target engine rotation at the time of idling according to the operation state input from the various sensors 30, and calculates the ISC (idle rotation speed control) torque.

充填効率変換手段53は、ドライバ要求トルク算出手段50と、ロストルク算出手段51およびISCトルク算出手段52から出力されるトルクの合計(目標トルク)からエンジンの負荷を表す充填効率に変換する。
目標吸入吸気量算出手段は、充填効率変換手段53により出力された充填効率から目標トルクを達成するための目標吸入空気流量Qa*を算出し、目標有効開口面積算出手段15と推定大気圧更新手段16に出力する。
The charging efficiency conversion unit 53 converts the total torque (target torque) output from the driver required torque calculation unit 50, the loss torque calculation unit 51 and the ISC torque calculation unit 52 into a charging efficiency representing the engine load.
The target intake / intake amount calculating means calculates a target intake air flow rate Qa * for achieving the target torque from the charging efficiency output by the charging efficiency converting means 53, and the target effective opening area calculating means 15 and the estimated atmospheric pressure updating means. 16 is output.

推定大気圧更新手段16は、AFS4で検出した実吸入空気流量Qaが入力され、目標吸入空気流量Qa*に実吸入空気流量Qaが一致するように、推定大気圧GPoを算出し、算出された推定大気圧GPoを大気圧Poとして圧力比算出手段17に入力する。
圧力比算出手段17は、圧力センサ10から入力された吸気圧Peと大気圧Poとの圧力比Pe/Poを算出する除算器からなり、圧力比Pe/Poの算出値を無次元流量算出手段18に入力する。
無次元流量算出手段18は、圧力比Pe/Poに基づき、無次元流量σを算出して目標有効開口面積算出手段15に入力する。
音速算出手段20は、吸気温センサ5から検出した吸気温Toに基づき、大気中の音速aを算出して目標有効開口面積算出手段15に入力する。
The estimated atmospheric pressure update means 16 receives the actual intake air flow rate Qa detected by the AFS 4 and calculates the estimated atmospheric pressure GPo so that the actual intake air flow rate Qa matches the target intake air flow rate Qa *. The estimated atmospheric pressure GPo is input to the pressure ratio calculation means 17 as the atmospheric pressure Po.
The pressure ratio calculation means 17 comprises a divider for calculating the pressure ratio Pe / Po between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po input from the pressure sensor 10, and the calculated value of the pressure ratio Pe / Po is a dimensionless flow rate calculation means. 18
The dimensionless flow rate calculation means 18 calculates a dimensionless flow rate σ based on the pressure ratio Pe / Po and inputs it to the target effective opening area calculation means 15.
The sonic speed calculating means 20 calculates the sonic speed a 0 in the atmosphere based on the intake air temperature To detected from the intake air temperature sensor 5 and inputs it to the target effective opening area calculating means 15.

目標有効開口面積算出手段15は、目標吸入空気流量Qa*、音速aおよび無次元流量σを入力情報として、スロットル7の目標有効開口面積CAt*を算出して目標開度算出手段19に入力する。
目標開度算出手段19は、予め適合された有効開口面積CAtとスロットル開度TPとの対応マップ(後述する「CAt−TPマップ」)を用いて、目標有効開口面積CAt*に対応した目標開度TP*を算出し、スロットル7の開度を制御することになる。
The target effective opening area calculating means 15 calculates the target effective opening area CAt * of the throttle 7 using the target intake air flow rate Qa *, the sonic speed a 0 and the dimensionless flow rate σ as input information and inputs the target effective opening area CAt * to the target opening degree calculating means 19. To do.
The target opening calculation means 19 uses a pre-adapted correspondence map between the effective opening area CAt and the throttle opening TP (hereinafter referred to as “CAt-TP map”), and the target opening corresponding to the target effective opening area CAt *. The degree TP * is calculated and the opening degree of the throttle 7 is controlled.

次に、上記のように構成された制御装置における具体的な算出処理機能について説明する。
一般に、絞り式流量計の体積流量算出式は、吸入空気流量Qa(体積流量)と、大気中の音速aと、流量係数Cと、スロットル7の開口面積Atと、吸気圧Peと、大気圧Poと、比熱比kとを用いて、以下の式(1)で表される。
Next, a specific calculation processing function in the control device configured as described above will be described.
In general, the volumetric flow rate calculation equation of the throttle type flow meter, an intake air flow rate Qa (volumetric flow rate), the speed of sound a 0 in the atmosphere, and the flow coefficient C, a opening area of the throttle 7 At the intake pressure Pe, large Using the atmospheric pressure Po and the specific heat ratio k, it is expressed by the following formula (1).

Figure 2014214618
Figure 2014214618

ここで、無次元流量算出手段18により算出される無次元流量σを、以下の式(2)のように定義する。   Here, the dimensionless flow rate σ calculated by the dimensionless flow rate calculation means 18 is defined as the following formula (2).

Figure 2014214618
Figure 2014214618

式(2)を式(1)に代入すると、吸入空気流量は、下記式(3)のように書くことができる。   By substituting equation (2) into equation (1), the intake air flow rate can be written as in equation (3) below.

Figure 2014214618
Figure 2014214618

なお、大気の音速aは、Rをガス定数、Tを吸気温とすると下記式(4)で表される。 Note that the atmospheric sound velocity a 0 is expressed by the following equation (4), where R is a gas constant and T 0 is an intake air temperature.

Figure 2014214618
Figure 2014214618

また、式(3)を変形すると、流量係数Cとスロットル7の開口面積Atとの積で表される有効開口面積CAtは、目標トルクを達成するために必要な目標吸入空気流量Qa*と、大気中の音速aと、無次元流量σとが与えられた場合に、下記式(5)により算出することができる。 Further, when the equation (3) is modified, the effective opening area CAt represented by the product of the flow coefficient C and the opening area At of the throttle 7 is a target intake air flow rate Qa * necessary for achieving the target torque, and When the sound velocity a 0 in the atmosphere and the dimensionless flow rate σ are given, the calculation can be performed by the following equation (5).

Figure 2014214618
Figure 2014214618

したがって、ECU12内での目標有効開口面積算出手段15は、目標吸入空気流量Qa*、大気中の音速aおよび無次元流量σに基づき、式(5)を用いて、目標吸入空気流量Qa*を達成するための目標有効開口面積CAt*を算出することができる。 Therefore, the target effective opening area calculation means 15 in the ECU 12 uses the equation (5) based on the target intake air flow rate Qa *, the sound velocity a 0 in the atmosphere, and the dimensionless flow rate σ, and uses the target intake air flow rate Qa *. The target effective opening area CAt * for achieving the above can be calculated.

ところで、目標有効開口面積CAt*の算出に必要な大気中の音速aを、ECU12内で式(4)を用いて演算することは、演算負荷が膨大となるので実用的ではない。
そこで、ECU12内での演算負荷を抑えるために、音速算出手段20は、予め大気中の音速aの理論値を算出して、吸気温Toに対するマップデータとして記憶しておき、目標有効開口面積算出手段15での演算処理前に吸気温Toを用いて大気中の音速aを算出している。
By the way, it is not practical to calculate the sound speed a 0 in the atmosphere necessary for calculating the target effective opening area CAt * using the equation (4) in the ECU 12 because the calculation load becomes enormous.
In order to suppress the calculation load of in the ECU 12, the sound velocity calculation unit 20 is calculated in advance the theoretical values of the speed of sound a 0 in the atmosphere, is stored as the map data for the intake air temperature To, the target effective opening area with intake air temperature to before calculation processing in the calculation unit 15 calculates the speed of sound a 0 in the atmosphere.

同様に、目標有効開口面積CAt*の演算に必要な無次元流量σを、ECU12内で式(2)を用いて演算することも、演算負荷が膨大となるので実用的ではない。
そこで、ECU12内での演算負荷を抑えるために、無次元流量算出手段18は、予め無次元流量σの理論値を算出し、図4に示すように吸気圧Peと大気圧Poとの圧力比に対するマップデータとして記憶しておき、目標有効開口面積算出手段15での演算処理前に、圧力比算出手段17で算出された吸気圧Peと大気圧Poとの圧力比Pe/Poから図4を用いて無次元流量σを算出している。
Similarly, it is not practical to calculate the dimensionless flow rate σ necessary for calculating the target effective opening area CAt * using the equation (2) in the ECU 12 because the calculation load becomes enormous.
Therefore, in order to suppress the calculation load in the ECU 12, the dimensionless flow rate calculation means 18 calculates the theoretical value of the dimensionless flow rate σ in advance, and the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po as shown in FIG. FIG. 4 is obtained from the pressure ratio Pe / Po between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po calculated by the pressure ratio calculation means 17 before the calculation processing by the target effective opening area calculation means 15. Using this, the dimensionless flow rate σ is calculated.

ところで、一般に、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比が所定値(空気の場合、約0.528)以下の場合、スロットル7を通る空気の流量が飽和(所謂チョーク)することが知られており、このチョークが起きた場合には、式(2)で算出される無次元流量σは、一定値になることも知られている。
そこで、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比が所定値以下の場合、圧力比算出手段17において吸気圧Peと大気圧Poの圧力比を所定値とすることで、チョークが起きた場合にも対応できる。
なお、圧力比算出手段17において吸気圧Peと大気圧Poの圧力比を所定値とする代わりに、無次元流量算出手段18において、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比で表される無次元流量σのマップ値を、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比が所定値以下の部分は、所定値の場合と同値としてもよい。
Incidentally, it is generally known that when the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po is equal to or less than a predetermined value (about 0.528 in the case of air), the air flow rate through the throttle 7 is saturated (so-called choke). It is also known that when this choke occurs, the dimensionless flow rate σ calculated by the equation (2) becomes a constant value.
Therefore, when the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po is equal to or less than a predetermined value, the pressure ratio calculation means 17 sets the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po to a predetermined value, so that even when choke occurs. Yes.
Instead of setting the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po to a predetermined value in the pressure ratio calculating means 17, the dimensionless flow rate calculating means 18 is a dimensionless represented by the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po. The map value of the flow rate σ may be the same as the predetermined value when the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po is equal to or less than a predetermined value.

また、AFS4は、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比がある程度大きくなると、吸入空気脈動の影響を受けるため、実際の吸入空気流量と測定した吸入空気流量の間に誤差が発生する場合がある。さらに、無次元流量σも、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比がある程度大きくなると、吸入空気脈動による吸気圧Peの測定誤差の影響が大きくなる場合がある。そこで、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比が所定値以上の場合、圧力比算出手段17において、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比を所定値として扱うことにより、吸入空気脈動の影響を少なくし、スロットル制御性を確保することができる。
なお、圧力比算出手段17において、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比を所定値とする代わりに、無次元流量算出手段18において、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比で表される無次元流量σのマップ値を、吸気圧Peと大気圧Poの圧力比が所定値以上の部分は所定値の場合と同値としてもよい。
Further, since the AFS 4 is affected by the intake air pulsation when the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po increases to some extent, an error may occur between the actual intake air flow rate and the measured intake air flow rate. . Further, the dimensionless flow rate σ may also be affected by the measurement error of the intake pressure Pe due to the intake air pulsation when the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po increases to some extent. Therefore, when the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po is greater than or equal to a predetermined value, the pressure ratio calculating means 17 treats the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po as a predetermined value, thereby reducing the influence of intake air pulsation. As a result, the throttle controllability can be secured.
In the pressure ratio calculating means 17, instead of setting the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po to a predetermined value, the non-dimensional flow rate calculating means 18 is represented by the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po. The map value of the dimensional flow rate σ may be the same value as the case where the pressure ratio between the intake pressure Pe and the atmospheric pressure Po is equal to or greater than a predetermined value.

さらに、目標開度算出手段19は、目標有効開口面積算出手段15で算出された目標有効開口面積CAt*を用いて、目標開度TP*を算出するが、このとき、目標開度算出手段19は、スロットル開度TPの測定値と、吸気量Qaの測定値から式(5)により算出した有効開口面積CAtとの関係を予め求め、スロットル開度TPと有効開口面積CAtとが1対1で対応する2次元マップとして記憶しておき、この2次元マップを用いることにより、目標有効開口面積CAt*に対応した目標開度TP*を算出する。
これにより、スロットル開度TPと有効開口面積CAtとの2次元マップを容易に作成することができ、大幅なセッティング工数の削減を実現することができる。
Further, the target opening calculation means 19 calculates the target opening TP * using the target effective opening area CAt * calculated by the target effective opening area calculation means 15. At this time, the target opening calculation means 19 Is obtained in advance a relationship between the measured value of the throttle opening TP and the effective opening area CAt calculated by the equation (5) from the measured value of the intake air amount Qa, and the throttle opening TP and the effective opening area CAt have a one-to-one relationship. Is stored as a corresponding two-dimensional map, and the target opening TP * corresponding to the target effective opening area CAt * is calculated by using this two-dimensional map.
Thereby, a two-dimensional map of the throttle opening TP and the effective opening area CAt can be easily created, and a significant reduction in setting man-hours can be realized.

以上のように算出された目標スロットル開度TP*にスロットル7を制御することによって、AFS4から検出される実吸入空気流量Qaが変化する。この実吸入空気流量Qaが目標吸入空気流量算出手段60で算出される目標吸入空気流量Qa*と一致するように、推定大気圧更新手段16において推定大気圧GPoを算出し、大気圧Poとして出力する。
出力された大気圧Poによりスロットル7を制御することで、実吸入空気流量Qaが目標吸入空気流量Qa*と一致し、推定大気圧GPoは大気圧Poと一致する。
By controlling the throttle 7 to the target throttle opening TP * calculated as described above, the actual intake air flow rate Qa detected from the AFS 4 changes. The estimated atmospheric pressure updating unit 16 calculates the estimated atmospheric pressure GPo so that the actual intake air flow rate Qa coincides with the target intake air flow rate Qa * calculated by the target intake air flow rate calculating unit 60, and outputs it as the atmospheric pressure Po. To do.
By controlling the throttle 7 with the output atmospheric pressure Po, the actual intake air flow rate Qa matches the target intake air flow rate Qa *, and the estimated atmospheric pressure GPo matches the atmospheric pressure Po.

なお、上記の目標有効開口面積算出手段15と、目標開度算出手段19と、スロットル7と、スロットル7を駆動制御する手段(図示せず)とを含めてスロットル開度制御手段80と称する。また、上記のスロットル開度制御手段80と、推定大気圧更新手段16と、吸気温センサ5と、音速算出手段20と、圧力センサ10と、圧力比算出手段17と、無次元流量算出手段18とを含めて大気圧推定手段70と称する。   The target effective opening area calculating means 15, the target opening calculating means 19, the throttle 7, and the means (not shown) for controlling the driving of the throttle 7 are collectively referred to as a throttle opening control means 80. The throttle opening control means 80, the estimated atmospheric pressure update means 16, the intake air temperature sensor 5, the sonic speed calculation means 20, the pressure sensor 10, the pressure ratio calculation means 17, and the dimensionless flow rate calculation means 18 Are referred to as atmospheric pressure estimation means 70.

次に、この発明の要部である大気圧推定手段70における大気圧推定方法の具体的な手順について、図5に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップS1では、推定大気圧更新手段16において、大気圧推定が完了しているか判定し、Yesの場合は、大気圧推定フローを終了する。Noの場合は、ステップS2に進む。
Next, a specific procedure of the atmospheric pressure estimation method in the atmospheric pressure estimation means 70, which is the main part of the present invention, will be described based on the flowchart shown in FIG.
First, in step S1, it is determined in the estimated atmospheric pressure update means 16 whether atmospheric pressure estimation is completed, and in the case of Yes, an atmospheric pressure estimation flow is complete | finished. In No, it progresses to Step S2.

ステップS2では、推定大気圧更新手段16において、目標吸入空気流量Qa*の偏差が所定値A以上で、かつ所定値A以上の状態が所定時間以内の場合には、エンジンが過渡変化中と判断し、過渡変化時では大気圧を誤推定しやすい状態であるため、Yesに進み、大気圧推定の開始ステップS1に戻る。また、目標吸入空気流量Qa*の偏差が所定値未満で、かつ上記所定時間を越えた場合には、Noとなり、ステップS3に進む。
ここで、所定値Aについては、実験に基づいて設定する必要があり、各運転状態での定常状態から目標吸入空気流量Qa*の偏差を求め、この偏差を下回らない値に設定する。下回る設定とした場合、常時推定大気圧が実施されない状態となり、逆に偏差に対し大きく設定した場合に、エンジンが過渡運転中でも推定大気圧が実施されることとなり、誤推定することとなる。
In step S2, in the estimated atmospheric pressure update means 16, if the deviation of the target intake air flow rate Qa * is equal to or greater than the predetermined value A and the predetermined value A or greater is within the predetermined time, it is determined that the engine is undergoing a transient change. However, since the atmospheric pressure is likely to be erroneously estimated at the time of a transient change, the process proceeds to Yes and returns to the atmospheric pressure estimation start step S1. On the other hand, when the deviation of the target intake air flow rate Qa * is less than the predetermined value and exceeds the predetermined time, the result is No and the process proceeds to step S3.
Here, it is necessary to set the predetermined value A based on experiments. The deviation of the target intake air flow rate Qa * is obtained from the steady state in each operation state, and is set to a value that does not fall below this deviation. If the setting is lower, the estimated atmospheric pressure is not always executed. Conversely, if the deviation is set to be large with respect to the deviation, the estimated atmospheric pressure is executed even when the engine is in transient operation.

ステップS3では、圧力センサ10で検出した吸気圧Peと、推定大気圧更新手段16において推定大気圧GPoの初期値が設定された大気圧Poとから、圧力比算出手段17において、圧力比(Pe/Po)を算出する。
ステップS4では、圧力比算出手段17で算出した圧力比(Pe/Po)が所定値B(空気の場合、約0.528)以下の場合は、上述したように、スロットルを通る空気の流量が飽和(所謂チョーク)する領域であることより、大気圧を誤推定しやすい領域となるため、Yesに進み大気圧推定の開始ステップS1に戻る。また、圧力比(Pe/Po)が所定値Bより大きい場合は、NoとなりステップS5に進む。
In step S3, the pressure ratio calculation means 17 calculates the pressure ratio (Pe) from the intake pressure Pe detected by the pressure sensor 10 and the atmospheric pressure Po for which the initial value of the estimated atmospheric pressure GPo is set by the estimated atmospheric pressure update means 16. / Po) is calculated.
In step S4, when the pressure ratio (Pe / Po) calculated by the pressure ratio calculation means 17 is equal to or less than the predetermined value B (about 0.528 in the case of air), the flow rate of air passing through the throttle is as described above. Since this is a region where saturation (so-called choke) occurs, the atmospheric pressure is likely to be erroneously estimated, so the process proceeds to Yes and returns to the atmospheric pressure estimation start step S1. On the other hand, when the pressure ratio (Pe / Po) is larger than the predetermined value B, the result is No and the process proceeds to step S5.

ステップS5では、ステップS3で算出している圧力比(Pe/Po)が所定値C以上の場合は、上述したように、吸入空気脈動の影響を受けるため、実際の吸入空気流量と測定した吸入空気流量の間に誤差が発生する場合があることより、大気圧を誤推定する場合があるため、Yesに進み大気圧推定の開始ステップS1に戻る。また、圧力比(Pe/Po)が所定値Cより小さい場合は、NoとなりステップS6に進む。
ステップS6では、ステップS3で求めた圧力比(Pe/Po)から無次元流量算出手段18により無次元流量σを算出し、ステップS7に進む。
In step S5, when the pressure ratio (Pe / Po) calculated in step S3 is equal to or greater than the predetermined value C, as described above, it is affected by the intake air pulsation. Since an error may occur during the air flow rate, the atmospheric pressure may be erroneously estimated, so the process proceeds to Yes and returns to the atmospheric pressure estimation start step S1. On the other hand, if the pressure ratio (Pe / Po) is smaller than the predetermined value C, the result is No and the process proceeds to step S6.
In step S6, the dimensionless flow rate σ is calculated by the dimensionless flow rate calculation means 18 from the pressure ratio (Pe / Po) obtained in step S3, and the process proceeds to step S7.

ステップS7では、吸気温センサ5で検出した吸気温Toより音速算出手段20により音速aを算出し、ステップS8に進む。
ステップS8では、ステップS6とステップS7で算出した無次元流量σと音速aとに基づき、目標有効開口面積算出手段15において目標有効開口面積CAt*を算出し、目標開度算出手段19においてスロットル目標開度TP*を算出し、スロットル7を動作させる。
In step S7, calculates the speed of sound a 0 by sound velocity calculation unit 20 from the detected intake air temperature To at the intake air temperature sensor 5, the process proceeds to step S8.
In step S8, based on the dimensionless flow rate σ and sonic a 0 calculated in step S6 and step S7, calculates the target effective opening area CAt * in the target effective opening area calculation unit 15, the throttle in the target opening calculating means 19 The target opening TP * is calculated and the throttle 7 is operated.

ステップS9では、推定大気圧更新手段16において、AFS4から検出された実吸入空気流量Qaを読み込み、平均化を実施し、平均実吸入空気流量Qaveを算出し、ステップS10に進む。平均化については、演算周期の所定周期毎で移動平均を行う。
ステップS10では、実吸入空気流量Qaの平均化が完了しているか判定し、平均化が完了している場合(Yes)は、ステップS11に進む。Noの場合は、大気圧推定の開始ステップS1に戻る。
In step S9, the estimated atmospheric pressure update means 16 reads the actual intake air flow rate Qa detected from the AFS 4, performs averaging, calculates the average actual intake air flow rate Qave, and proceeds to step S10. About averaging, a moving average is performed for every predetermined period of a calculation period.
In step S10, it is determined whether the average intake air flow rate Qa has been averaged. If the averaging has been completed (Yes), the process proceeds to step S11. In the case of No, the process returns to the atmospheric pressure estimation start step S1.

ステップS11では、推定大気圧更新手段16において、下記式(6)に従いステップS9で平均化した平均実吸入空気流量Qaveから実吸入空気流量Qaの偏差△Qaを求め、偏差が所定値D以上の場合は、実吸入空気流量Qaが安定していない(過渡変化中)と判断し、大気圧を誤推定しやすい状態であるため、Yesに進み、大気圧推定の開始ステップS1に戻る。   In step S11, the estimated atmospheric pressure update means 16 obtains a deviation ΔQa of the actual intake air flow rate Qa from the average actual intake air flow rate Qave averaged in step S9 according to the following equation (6). In this case, it is determined that the actual intake air flow rate Qa is not stable (during a transient change), and it is easy to erroneously estimate the atmospheric pressure, so the process proceeds to Yes and returns to the atmospheric pressure estimation start step S1.

△Qa=|平均実吸入空気流量Qave−吸入空気流量Qa| ……式(6) ΔQa = | Average actual intake air flow rate Qave−Intake air flow rate Qa | (6)

実吸入空気流量Qaの偏差△Qaが所定値D未満の場合には、NoとなりステップS12に進む。
ここで、所定値Dについては、上述した所定値Aと同様に、実験に基づいて設定する必要があり、各運転状態での定常状態から実吸入空気流量Qaの偏差を求め、この偏差を下回らない値に設定する。下回る設定とした場合、常時推定大気圧が実施されない状態となり、逆に偏差に対し大きく設定した場合に、エンジンが過渡運転中でも推定大気圧が実施されることとなり、誤推定することとなる。
If the deviation ΔQa of the actual intake air flow rate Qa is less than the predetermined value D, the result is No and the process proceeds to step S12.
Here, as with the above-described predetermined value A, the predetermined value D needs to be set based on experiments. The deviation of the actual intake air flow rate Qa is obtained from the steady state in each operating state, and the deviation is less than this deviation. Set to no value. If the setting is lower, the estimated atmospheric pressure is not always executed. Conversely, if the deviation is set to be large with respect to the deviation, the estimated atmospheric pressure is executed even when the engine is in transient operation.

ステップS12では、推定大気圧更新手段16において、目標吸入空気流量Qa*を平均実吸入空気流量Qaveで除算し、除算した値が所定値E(例えば1.05)以下の場
合は、平均実吸入空気流量Qaveが目標吸入空気流量Qa*より大きいと判断し、ステップS14に進む。
ステップS12で除算した値が所定値Eよりも大きい場合は、Yesとなり、ステップS13に進む。ステップS13では、ステップS12において平均実吸入空気流量Qaveが目標吸入空気流量Qa*よりも小さいため、目標吸入空気流量Qa*に平均実吸入空気流量Qaveが一致するように、大気圧を下記式(7)に従い更新する。
In step S12, the estimated atmospheric pressure update unit 16 divides the target intake air flow rate Qa * by the average actual intake air flow rate Qave. If the divided value is equal to or less than a predetermined value E (for example, 1.05), the average actual intake flow rate is calculated. It is determined that the air flow rate Qave is larger than the target intake air flow rate Qa *, and the process proceeds to step S14.
If the value divided in step S12 is larger than the predetermined value E, the result is Yes and the process proceeds to step S13. In step S13, since the average actual intake air flow rate Qave is smaller than the target intake air flow rate Qa * in step S12, the atmospheric pressure is expressed by the following equation (1) so that the average actual intake air flow rate Qave matches the target intake air flow rate Qa *. Update according to 7).

GPo(n)=GPo(n−1)−所定値F ……式(7) GPo (n) = GPo (n−1) −predetermined value F (7)

ここで、所定値Fについては、実験に基づいて設定する必要があり、推定大気圧の更新により、運転状態に影響しない、またはドライバーに違和感を与えない値を設定する。   Here, the predetermined value F needs to be set based on experiments, and is set to a value that does not affect the driving state or does not give the driver an uncomfortable feeling by updating the estimated atmospheric pressure.

ステップS14では、ステップS12と同様に目標吸入空気流量Qa*を平均実吸入空気流量Qaveで除算し、除算した値が所定値G(例えば0.95)以上の場合はYesとなり、目標吸入空気流量Qa*と一致していると判断し、ステップS16に進む。
ステップS14で除算した値が所定値Gより小さい場合(Yes)は、ステップS15に進む。
ステップS15では、ステップS14において平均実吸入空気流量Qaveが目標吸入空気流量Qa*よりも大きいため、目標吸入空気流量Qa*に平均実吸入空気流量Qaveが一致するように、大気圧を下記式(8)に従い更新する。
In step S14, the target intake air flow rate Qa * is divided by the average actual intake air flow rate Qave in the same manner as in step S12. If the divided value is equal to or greater than a predetermined value G (for example, 0.95), the result is Yes. It is determined that it matches Qa *, and the process proceeds to step S16.
If the value divided in step S14 is smaller than the predetermined value G (Yes), the process proceeds to step S15.
In step S15, since the average actual intake air flow rate Qave is larger than the target intake air flow rate Qa * in step S14, the atmospheric pressure is expressed by the following equation (1) so that the average actual intake air flow rate Qave matches the target intake air flow rate Qa *. Update according to 8).

GPo(n)=GPo(n−1)+所定値H ……式(8) GPo (n) = GPo (n−1) + predetermined value H (Equation 8)

ここで、所定値Hについては、実験に基づいて設定する必要があり、推定大気圧の更新により、運転状態に影響しない、またはドライバーに違和感を与えない値を設定する。
ステップS16では、大気圧推定手段70における大気圧推定が完了したとして大気圧推定フローを終了する。すなわち、ステップS13およびステップS15で更新された推定大気圧データを用いてステップS8においてスロットル目標開度TP*を算出し、スロットル7を制御させることになる。
Here, the predetermined value H needs to be set based on experiments, and is set to a value that does not affect the driving state or does not give the driver an uncomfortable feeling by updating the estimated atmospheric pressure.
In step S16, it is determined that the atmospheric pressure estimation in the atmospheric pressure estimating means 70 is completed, and the atmospheric pressure estimation flow is terminated. That is, the target throttle opening TP * is calculated in step S8 using the estimated atmospheric pressure data updated in steps S13 and S15, and the throttle 7 is controlled.

次に、この発明における各制御値の具体的な変化について、図6に示すタイムチャートに基づいて説明する。図6は、高地から坂道を下って低地に移動している状態において、大気圧推定を実施しているタイムチャートである。   Next, a specific change of each control value in the present invention will be described based on the time chart shown in FIG. FIG. 6 is a time chart in which atmospheric pressure estimation is performed in a state where the vehicle is moving from a highland down a slope to a lowland.

t1において、圧力比が所定範囲内(所定値C≦圧力比(Pe/Po)≦所定値B)であり、目標吸入空気流量Qa*を平均実吸入空気流量Qaveで除算した値が所定値G未満であることにより、推定大気圧に所定値Hを加算し、推定大気圧が更新される。推定大気圧が更新されることで、目標スロットル開度が動作し、スロットル開度が閉じ側に動作する。スロットル開度が動作することで、実吸入空気流量Qaが低下し、平均実吸入空気流量Qaveも低下する。   At t1, the pressure ratio is within a predetermined range (predetermined value C ≦ pressure ratio (Pe / Po) ≦ predetermined value B), and a value obtained by dividing the target intake air flow rate Qa * by the average actual intake air flow rate Qave is a predetermined value G. By being less than, predetermined value H is added to presumed atmospheric pressure, and presumed atmospheric pressure is renewed. By updating the estimated atmospheric pressure, the target throttle opening degree operates, and the throttle opening degree operates on the closing side. By operating the throttle opening, the actual intake air flow rate Qa decreases, and the average actual intake air flow rate Qave also decreases.

t2において、平均実吸入空気流量Qaveと実吸入空気流量Qaの偏差△Qaが所定値D未満となると、実吸入空気流量Qaが安定したと判断し、目標吸入空気流量Qa*を平均実吸入空気流量Qaveで除算した値により、推定大気圧を更新する。t3も同様に推定大気圧の更新を実施していく。
t4において、目標吸入空気流量Qa*を平均実吸入空気流量Qaveで除算した値が所定範囲内(所定値G≦目標吸入空気流量Qa*/平均実吸入空気流量Qave≦所定値E)となると、目標吸入空気流量Qa*と実吸入空気流量Qaが一致し、推定大気圧が実大気圧と一致することになる。
When the difference ΔQa between the average actual intake air flow rate Qave and the actual intake air flow rate Qa becomes less than a predetermined value D at t2, it is determined that the actual intake air flow rate Qa is stable, and the target intake air flow rate Qa * is determined as the average actual intake air flow rate Qa *. The estimated atmospheric pressure is updated by the value divided by the flow rate Qave. Similarly, at t3, the estimated atmospheric pressure is updated.
At t4, when the value obtained by dividing the target intake air flow rate Qa * by the average actual intake air flow rate Qave is within a predetermined range (predetermined value G ≦ target intake air flow rate Qa * / average actual intake air flow rate Qave ≦ predetermined value E), The target intake air flow rate Qa * and the actual intake air flow rate Qa match, and the estimated atmospheric pressure matches the actual atmospheric pressure.

以上説明したように、この発明によれば、推定された大気圧、目標吸入空気流量、吸気圧および吸気温を用い、絞り式流量計の流量算出式に適用して、スロットル開度制御手段の目標有効開口面積を算出する目標有効開口面積算出手段と、予め適合されたスロットル開度制御手段の有効開口面積とスロットル開度との対応マップを用いて、目標有効開口面積から目標スロットル開度を算出する目標開度算出手段と、実吸入空気流量が目標吸入空気流量と一致するように、推定大気圧を更新する推定大気圧更新手段とを備えることにより、エアフロセンサの検出遅れによる補正を含まず、目標吸入空気流量に実吸入空気流量
が一致するように大気圧推定を行わせることができ、大気圧の推定を早期にかつ精度良く行わせることができる。
As described above, according to the present invention, the estimated atmospheric pressure, the target intake air flow rate, the intake pressure and the intake air temperature are applied to the flow rate calculation formula of the throttle type flow meter, and the throttle opening control means The target effective opening area is calculated from the target effective opening area using a target effective opening area calculating means for calculating the target effective opening area and a correspondence map between the effective opening area and the throttle opening of the throttle opening control means adapted in advance. Includes correction due to detection delay of the airflow sensor by providing target opening calculation means for calculating and estimated atmospheric pressure updating means for updating the estimated atmospheric pressure so that the actual intake air flow rate matches the target intake air flow rate First, the atmospheric pressure can be estimated so that the actual intake air flow rate matches the target intake air flow rate, and the atmospheric pressure can be estimated early and accurately.

また、目標吸入空気流量算出手段により算出された目標吸入空気流量の変化量を算出し、算出した変化量が所定値以上で、かつ所定値以上の状態が所定時間以内の場合には、大気圧推定の更新を停止することにより、目標吸入空気流量の変化量が所定値以上では目標吸入空気流量の変動が大きくなることによる大気圧の誤推定を抑制することができる。
さらに、実吸入空気流量検出手段により検出された実吸入空気流量の変化量を算出し、算出した変化量が所定値以上であるときは、推定大気圧の更新を停止することにより、実標吸入空気流量の変動が大きくなることによる大気圧の誤推定を抑制できる。
Further, the amount of change in the target intake air flow rate calculated by the target intake air flow rate calculation means is calculated, and when the calculated change amount is equal to or greater than a predetermined value and the state equal to or greater than the predetermined value is within a predetermined time, atmospheric pressure By stopping the update of the estimation, it is possible to suppress an erroneous estimation of the atmospheric pressure due to a large variation in the target intake air flow rate when the change amount of the target intake air flow rate is equal to or greater than a predetermined value.
Further, the amount of change in the actual intake air flow rate detected by the actual intake air flow rate detection means is calculated, and when the calculated change amount is greater than or equal to a predetermined value, the update of the estimated atmospheric pressure is stopped to stop the actual target intake air flow. It is possible to suppress an erroneous estimation of the atmospheric pressure due to a large variation in the air flow rate.

さらにまた、吸気圧と推定大気圧から圧力比を求める圧力比算出手段を備え、算出された圧力比が所定範囲以外であるときは、推定大気圧の更新を停止することにより、スロットルを通る空気の流量が飽和(所謂チョーク)する領域と吸入空気脈動の影響を受けることで、実際の吸入空気流量と測定した吸入空気流量の間に誤差が発生する領域による大気圧の誤推定を抑制することができる。   Furthermore, a pressure ratio calculating means for obtaining a pressure ratio from the intake pressure and the estimated atmospheric pressure is provided, and when the calculated pressure ratio is outside the predetermined range, the air passing through the throttle is stopped by stopping the update of the estimated atmospheric pressure. Suppresses erroneous estimation of atmospheric pressure due to an area where an error occurs between the actual intake air flow rate and the measured intake air flow rate due to the influence of the intake air pulsation and the region where the flow rate of air is saturated (so-called choke) Can do.

なお、上述した実施形態では、エアフロセンサで検出した実吸入空気流量以外に他のセンサから推定した吸入空気流量を実吸入空気流量として用いる場合においても適用することができる。また、トルクベース制御方式を採用したエンジン制御装置に本発明を適用した場合について説明したが、トルクベース制御以外のエンジン制御システムにおいても適用が可能である。   In addition, in embodiment mentioned above, it can apply, also when using the intake air flow rate estimated from another sensor other than the actual intake air flow rate detected with the airflow sensor as an actual intake air flow rate. Moreover, although the case where this invention was applied to the engine control apparatus which employ | adopted the torque base control system was demonstrated, it is applicable also in engine control systems other than torque base control.

また、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.

1:エンジン本体、 2:吸気管、 3:排気管、
4:エアフロセンサ(AFS)、5:吸気温センサ、6:アクセル開度センサ、
7:スロットル、 8:スロットル開度センサ、
9:サージタンク、 10:圧力センサ、 11:回転速度センサ、
12:電子制御装置(ECU)、13:インジェクタ、14:点火コイル、
15:目標有効開口面積算出手段、 16:推定大気圧更新手段、
17:圧力比算出手段、18:無次元流量算出手段、19:目標開度算出手段、
20:音速算出手段、 30:各種センサ、 40:各種アクチュエータ、
50:ドライバ要求トルク算出手段、 51:ロストルク算出手段、
52:ISCトルク算出手段、 53:充填効率変換手段、
60:目標吸入空気流量算出手段、 70:大気圧推定手段、
80:スロットル開度制御手段
1: engine body, 2: intake pipe, 3: exhaust pipe,
4: air flow sensor (AFS), 5: intake air temperature sensor, 6: accelerator opening sensor,
7: throttle, 8: throttle opening sensor,
9: Surge tank, 10: Pressure sensor, 11: Rotational speed sensor,
12: Electronic control unit (ECU), 13: Injector, 14: Ignition coil,
15: target effective opening area calculating means, 16: estimated atmospheric pressure updating means,
17: Pressure ratio calculating means, 18: Dimensionless flow rate calculating means, 19: Target opening degree calculating means,
20: Sound velocity calculation means, 30: Various sensors, 40: Various actuators,
50: Driver request torque calculation means 51: Loss torque calculation means,
52: ISC torque calculation means 53: Filling efficiency conversion means,
60: target intake air flow rate calculating means, 70: atmospheric pressure estimating means,
80: Throttle opening control means

Claims (4)

内燃機関の制御パラメータの算出に適用する大気圧を推定する大気圧推定手段を備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量算出手段と、
前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルと、
前記スロットルのスロットル開度を制御することにより前記吸気通路の有効開口面積を変化させて、前記内燃機関への吸気量を可変制御するスロットル開度制御手段と、
前記内燃機関への実吸入空気流量を検出する実吸入空気流量検出手段と、
前記スロットルの前記内燃機関側の圧力を吸気圧として検出する吸気圧検出手段と、
前記スロットルの大気側の吸気温を検出する吸気温検出手段とを含み、
前記大気圧推定手段は、
推定された大気圧、前記目標吸入空気流量、前記吸気圧および前記吸気温を、絞り式流量計の流量算出式に適用して、前記スロットル開度制御手段の目標有効開口面積を算出する目標有効開口面積算出手段と、
予め適合された前記スロットル開度制御手段の有効開口面積とスロットル開度との対応マップを用いて、前記目標有効開口面積から目標スロットル開度を算出する目標開度算出手段と、
前記実吸入空気流量が前記目標吸入空気流量と一致するように、推定大気圧を更新する推定大気圧更新手段とを備え、
前記目標開度算出手段は、前記推定大気圧更新手段により更新された推定大気圧を用いて前記目標スロットル開度を算出し、前記目標スロットル開度に前記スロットル開度を制御することを特徴とした内燃機関の制御装置。
In a control apparatus for an internal combustion engine comprising atmospheric pressure estimation means for estimating an atmospheric pressure to be applied to calculation of a control parameter of the internal combustion engine,
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
Target intake air flow rate calculating means for calculating a target intake air flow rate based on the operating state of the internal combustion engine;
A throttle provided in an intake passage of the internal combustion engine;
Throttle opening control means for changing the effective opening area of the intake passage by controlling the throttle opening of the throttle, and variably controlling the intake amount to the internal combustion engine;
An actual intake air flow rate detecting means for detecting an actual intake air flow rate to the internal combustion engine;
Intake pressure detection means for detecting the pressure on the internal combustion engine side of the throttle as intake pressure;
An intake air temperature detecting means for detecting an intake air temperature on the atmosphere side of the throttle,
The atmospheric pressure estimating means includes
Applying the estimated atmospheric pressure, the target intake air flow rate, the intake pressure and the intake air temperature to the flow rate calculation formula of the throttle type flow meter to calculate the target effective opening area of the throttle opening control means Opening area calculating means;
A target opening calculation means for calculating a target throttle opening from the target effective opening area, using a correspondence map between the effective opening area of the throttle opening control means and the throttle opening adapted in advance;
Estimated atmospheric pressure update means for updating the estimated atmospheric pressure so that the actual intake air flow rate matches the target intake air flow rate,
The target opening calculation means calculates the target throttle opening using the estimated atmospheric pressure updated by the estimated atmospheric pressure update means, and controls the throttle opening to the target throttle opening. Control device for an internal combustion engine.
前記大気圧推定手段は、
前記推定大気圧更新手段において、前記目標吸入空気流量算出手段により算出された目標吸入空気流量の変化量を算出し、算出した変化量が所定値以上で、かつ所定値以上の状態が所定時間以内の場合には、推定大気圧の更新を停止することを特徴とした請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The atmospheric pressure estimating means includes
In the estimated atmospheric pressure update means, a change amount of the target intake air flow rate calculated by the target intake air flow rate calculation means is calculated, and the calculated change amount is not less than a predetermined value and the state not less than the predetermined value is within a predetermined time. In this case, the update of the estimated atmospheric pressure is stopped, and the control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the update of the estimated atmospheric pressure is stopped.
前記大気圧推定手段は、
前記推定大気圧更新手段において、前記実吸入空気流量検出手段により検出された実吸入空気流量の変化量を算出し、算出した変化量が所定値以上であるときは、推定大気圧の更新を停止することを特徴とした請求項1または請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
The atmospheric pressure estimating means includes
The estimated atmospheric pressure update means calculates the change amount of the actual intake air flow rate detected by the actual intake air flow rate detection means, and stops updating the estimated atmospheric pressure when the calculated change amount is a predetermined value or more. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein
前記大気圧推定手段は、
前記吸気圧と前記推定大気圧から圧力比を求める圧力比算出手段を備え、
前記圧力比算出手段により算出された圧力比が所定範囲以外であるときは、推定大気圧の更新を停止することを特徴とした請求項1から3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The atmospheric pressure estimating means includes
Pressure ratio calculating means for obtaining a pressure ratio from the intake pressure and the estimated atmospheric pressure;
The control of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein updating of the estimated atmospheric pressure is stopped when the pressure ratio calculated by the pressure ratio calculating means is outside a predetermined range. apparatus.
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