JP2017193968A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform learning processing in a form that high learning accuracy can be obtained while shortening a time necessary for learning when performing the feedback control of a fuel injection amount so that an actual ignition delay period approximates a target ignition delay period corresponding to a target air-fuel ratio.SOLUTION: A feedback control of a fuel injection amount is performed so that an actual ignition delay index value approximates a target ignition delay index value. A learning map is learnt in which a learning value (α-β)of a correction rate (α-β) being a difference between a correction rate α of the fuel injection amount by the feedback control and a correction rate β of the fuel injection amount based on a difference between a target air-fuel ratio and an actual air-fuel ratio is associated with a fuel injection amount correlation value and an intake air amount correlation value. A learning value is learnt in which a learning value βof the correction rate β is associated with an engine torque correlation value and an engine rotation number correlation value. In the feedback control, not only the correction rate α but also the sum of the learning value] (α-β)and the learning value β is reflected to the correction of the fuel injection value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

例えば、特許文献1には、筒内圧センサを備える内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置では、筒内圧センサの出力値を利用して、点火時期から所定の燃焼質量割合が得られるクランク角度までの実クランク角期間が目標クランク角期間に近づくように燃料噴射量のフィードバック制御が実行される。   For example, Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine including an in-cylinder pressure sensor. This control device uses the output value of the in-cylinder pressure sensor to perform feedback control of the fuel injection amount so that the actual crank angle period from the ignition timing to the crank angle at which a predetermined combustion mass ratio is obtained approaches the target crank angle period. Is executed.

特開2015−094339号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-094339 特開2005−163633号公報JP 2005-163633 A

特許文献1に記載の点火時期から所定の燃焼質量割合が得られるクランク角度までのクランク角期間は、内燃機関の筒内での燃焼における着火遅れ期間を代表するパラメータである。実着火遅れ期間が目標空燃比に応じた目標着火遅れ期間に近づくように燃料噴射量のフィードバック制御を行う場合、実着火遅れ期間は次の2つの要因で目標着火遅れ期間から定常的に乖離し得る。1つ目の要因は、実空燃比が目標空燃比から定常的に外れることであり、2つ目の要因は、燃焼特性が狙いとする特性(初期特性)から変化することである。本フィードバック制御は、これら2つのうちのどちらの要因で実着火遅れ期間が乖離している場合であっても、実着火遅れ期間を目標着火遅れ期間に近づけるための燃料噴射量の補正を乖離要因を問わずに包括的に実行する。   The crank angle period from the ignition timing described in Patent Document 1 to the crank angle at which a predetermined combustion mass ratio is obtained is a parameter representing an ignition delay period in combustion in the cylinder of the internal combustion engine. When the fuel injection amount feedback control is performed so that the actual ignition delay period approaches the target ignition delay period corresponding to the target air-fuel ratio, the actual ignition delay period is constantly deviated from the target ignition delay period due to the following two factors. obtain. The first factor is that the actual air-fuel ratio steadily deviates from the target air-fuel ratio, and the second factor is that the combustion characteristic changes from the target characteristic (initial characteristic). In this feedback control, regardless of which of these two factors the actual ignition delay period is deviated, the correction of the fuel injection amount to bring the actual ignition delay period closer to the target ignition delay period Comprehensive execution regardless of

ここで、上記フィードバック制御における燃料噴射量の補正量を学習値として所定の学習マップに取り込む学習処理を行い、当該学習値を燃料噴射量の補正に反映させることが考えられる。実着火遅れ期間が乖離する上記2つの要因について特別な配慮なしに学習処理が実行されると、これら2つの要因に起因する乖離が一括して学習値に取り込まれてしまう。その結果、学習マップによって保持される個々の学習値は異なる要因に対する補正量を基礎とした値の集まりとなる。このため、所定のマップ軸上で隣り合う学習値同士が異なる要因に由来するものになり易く、これらの学習値を基に内挿もしくは外挿を行った際に精度の良い値を算出することが難しくなる。このような状況の発生を抑制するために、マップ軸の数を多くして学習精度の向上を図ることも考えられる。しかしながら、その結果として学習すべきマップ領域が増えるため、十分な学習結果を得るまでに多くの時間を要し、実用的でなくなる。   Here, it is conceivable to perform a learning process in which the correction amount of the fuel injection amount in the feedback control is taken into a predetermined learning map as a learning value, and to reflect the learning value in the correction of the fuel injection amount. When the learning process is executed without special consideration for the above two factors that cause the actual ignition delay period to deviate, the deviation caused by these two factors is collectively incorporated into the learning value. As a result, each learning value held by the learning map is a collection of values based on correction amounts for different factors. For this reason, learning values that are adjacent to each other on a predetermined map axis are likely to be derived from different factors, and accurate values are calculated when interpolation or extrapolation is performed based on these learning values. Becomes difficult. In order to suppress the occurrence of such a situation, it is conceivable to increase the number of map axes to improve learning accuracy. However, since the map area to be learned increases as a result, it takes a long time to obtain a sufficient learning result, which is not practical.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、実着火遅れ期間が目標空燃比に応じた目標着火遅れ期間に近づくように燃料噴射量のフィードバック制御を行う場合において、学習に要する時間を短縮しつつ高い学習精度が得られる態様で学習処理を伴わせられるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In the case where feedback control of the fuel injection amount is performed so that the actual ignition delay period approaches the target ignition delay period corresponding to the target air-fuel ratio, learning is performed. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be accompanied by a learning process in a manner in which a high learning accuracy is obtained while shortening the time required for the engine.

本発明に係る内燃機関の制御装置は、気筒内の混合気に点火する点火装置と、前記気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁と、筒内圧を検出する筒内圧センサと、実空燃比を検出する空燃比センサとを備える内燃機関を制御する。前記制御装置は、指標値算出手段と、フィードバック制御手段と、算出手段と、第1の学習手段と、第2の学習手段とを備える。前記指標値算出手段は、前記筒内圧センサの出力値に基づいて実着火遅れ指標値を算出する。前記フィードバック制御手段は、目標空燃比に応じた目標着火遅れ指標値と前記実着火遅れ指標値との差に基づく燃料噴射量の第1の補正率を算出し、前記実着火遅れ指標値が前記目標着火遅れ指標値に近づくように燃料噴射量のフィードバック制御を実行する。前記算出手段は、前記目標空燃比と前記実空燃比との差に基づく燃料噴射量の第2の補正率を算出する。前記第1の学習手段は、前記第1の補正率から前記第2の補正率を引いて得られる差の学習値が燃料噴射量相関値および吸入空気量相関値に関連付けられた第1の学習マップを学習する。前記第2の学習手段は、前記第2の補正率の学習値がエンジントルク相関値およびエンジン回転速度相関値に関連付けられた第2の学習マップを学習する。前記フィードバック制御手段は、前記第1の補正率だけでなく、前記差の学習値と前記第2の補正率の学習値との和をも燃料噴射量の補正に反映させる。   An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes an ignition device that ignites an air-fuel mixture in a cylinder, a fuel injection valve that supplies fuel into the cylinder, an in-cylinder pressure sensor that detects in-cylinder pressure, and an actual air-fuel ratio. An internal combustion engine including an air-fuel ratio sensor to be detected is controlled. The control device includes index value calculation means, feedback control means, calculation means, first learning means, and second learning means. The index value calculation means calculates an actual ignition delay index value based on the output value of the in-cylinder pressure sensor. The feedback control means calculates a first correction rate of the fuel injection amount based on a difference between a target ignition delay index value corresponding to a target air-fuel ratio and the actual ignition delay index value, and the actual ignition delay index value is The feedback control of the fuel injection amount is executed so as to approach the target ignition delay index value. The calculating means calculates a second correction rate of the fuel injection amount based on a difference between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio. The first learning means performs first learning in which a learned value of a difference obtained by subtracting the second correction rate from the first correction rate is associated with a fuel injection amount correlation value and an intake air amount correlation value. Learn the map. The second learning means learns a second learning map in which the learning value of the second correction factor is associated with the engine torque correlation value and the engine rotation speed correlation value. The feedback control means reflects not only the first correction rate but also the sum of the learned value of the difference and the learned value of the second correction rate in the correction of the fuel injection amount.

本発明によれば、実着火遅れ指標値が目標着火遅れ指標値に近づくように燃料噴射量のフィードバック制御が実行される。また、本発明によれば、第1の学習マップおよび第2の学習マップの学習が実行される。第1の学習マップは、目標空燃比に応じた目標着火遅れ指標値と実着火遅れ指標値との差に基づく燃料噴射量の第1の補正率と、目標空燃比と実空燃比との差に基づく燃料噴射量の第2の補正率との差の学習値が燃料噴射量相関値および吸入空気量相関値に関連付けられたものである。上記の差は、上記フィードバック制御の第1の補正率のうちで、目標空燃比に対する実空燃比の定常的な乖離を小さくするための補正率に相当する。そして、この乖離は、吸入空気量および燃料噴射量の少なくとも一方の誤差に基づく。第1の学習マップによれば、吸入空気量指標値および燃料噴射量指標値をマップ軸とする学習マップを利用することで、マップ軸の値の変化に対する学習値の変化に関して連続的な(一貫した)傾向が得られるようになる。このため、内挿もしくは外挿を行う際の学習値の算出精度を確保し易くできる。一方、第2の補正率は、第1の補正率のうちで、燃焼特性の変化についての補正分に相当する。燃焼特性の変化についての補正分(第2の補正率)の傾向は、経験的に、エンジントルクおよびエンジン回転速度によって特定されるエンジン運転条件に応じて得られ易いといえる。第2の学習マップによれば、エンジントルク指標値およびエンジン回転速度指標値をマップ軸として使用することで、マップ軸の数を必要最小限に抑えつつ、内挿もしくは外挿を行う際の学習値の算出精度を確保し易くできる。以上のように、本発明によれば、目標着火遅れ指標値に対する実着火遅れ指標値の定常的な乖離の要因で第1の補正率を配分して学習を行い、かつ、上述のように各マップ軸を適切に選択することで、学習に要する時間を短縮しつつ高い学習精度が得られる態様で学習処理を上記フィードバック制御に伴わせられるようになる。   According to the present invention, the feedback control of the fuel injection amount is executed so that the actual ignition delay index value approaches the target ignition delay index value. Further, according to the present invention, learning of the first learning map and the second learning map is executed. The first learning map includes a first correction rate of the fuel injection amount based on a difference between a target ignition delay index value and an actual ignition delay index value corresponding to the target air-fuel ratio, and a difference between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio. The learning value of the difference between the fuel injection amount based on the second correction factor and the fuel injection amount correlation value and the intake air amount correlation value are associated with each other. The above difference corresponds to a correction factor for reducing a steady deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio among the first correction factors of the feedback control. This deviation is based on an error of at least one of the intake air amount and the fuel injection amount. According to the first learning map, by using a learning map having the intake air amount index value and the fuel injection amount index value as the map axis, the change in the learning value with respect to the change in the map axis value is continuous (consistent). A tendency to be obtained. For this reason, it is possible to easily ensure the calculation accuracy of the learning value when performing interpolation or extrapolation. On the other hand, the second correction rate corresponds to a correction for the change in combustion characteristics in the first correction rate. It can be said that the tendency of the correction amount (second correction factor) regarding the change in the combustion characteristics is empirically easily obtained according to the engine operating condition specified by the engine torque and the engine speed. According to the second learning map, by using the engine torque index value and the engine rotation speed index value as map axes, learning when performing interpolation or extrapolation while minimizing the number of map axes is necessary. It is easy to ensure the accuracy of value calculation. As described above, according to the present invention, learning is performed by allocating the first correction factor by the factor of steady deviation of the actual ignition delay index value with respect to the target ignition delay index value, and as described above. By appropriately selecting the map axis, the learning process can be accompanied by the feedback control in such a manner that high learning accuracy can be obtained while shortening the time required for learning.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における学習処理で用いられる学習マップの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the learning map used by the learning process in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1においてリーンバーン運転時に実行される制御のメインルーチンを表したフローチャートである。It is a flowchart showing the main routine of control performed at the time of lean burn operation in Embodiment 1 of the present invention. SA−CA10フィードバック制御に関する処理を表したサブルーチンを表したフローチャートである。It is a flowchart showing the subroutine showing the process regarding SA-CA10 feedback control. 学習精度が高くなることで得られる効果を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the effect acquired by learning accuracy becoming high.

実施の形態1.
図1〜図5を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
Embodiment 1 FIG.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、火花点火式の内燃機関(一例として、ガソリンエンジン)10を備えている。内燃機関10の筒内には、ピストン12が設けられている。筒内におけるピストン12の頂部側には、燃焼室14が形成されている。燃焼室14には、吸気通路16および排気通路18が連通している。
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a spark ignition type internal combustion engine (a gasoline engine as an example) 10. A piston 12 is provided in the cylinder of the internal combustion engine 10. A combustion chamber 14 is formed on the top side of the piston 12 in the cylinder. An intake passage 16 and an exhaust passage 18 communicate with the combustion chamber 14.

吸気通路16の吸気ポートには、当該吸気ポートを開閉する吸気弁20が設けられており、排気通路18の排気ポートには、当該排気ポートを開閉する排気弁22が設けられている。また、吸気通路16には、電子制御式のスロットルバルブ24が設けられている。内燃機関10の各気筒には、燃焼室14内(筒内)に燃料を供給するための燃料噴射弁(一例として、直接噴射式燃料噴射弁)26、および、混合気に点火するための点火装置(点火プラグのみを図示)28が、それぞれ設けられている。   The intake port of the intake passage 16 is provided with an intake valve 20 that opens and closes the intake port, and the exhaust port of the exhaust passage 18 is provided with an exhaust valve 22 that opens and closes the exhaust port. The intake passage 16 is provided with an electronically controlled throttle valve 24. Each cylinder of the internal combustion engine 10 has a fuel injection valve (for example, a direct injection type fuel injection valve) 26 for supplying fuel into the combustion chamber 14 (in-cylinder), and an ignition for igniting an air-fuel mixture. A device (only the spark plug is shown) 28 is provided.

また、各気筒には、筒内圧を検出するための筒内圧センサ30が組み込まれている。排気通路18には、筒内から排出されたガスの空燃比を検出する空燃比センサ32が組み込まれている。さらに、本実施形態のシステムは、内燃機関10を制御する制御装置として、電子制御ユニット(ECU)40とともに、下記の各種アクチュエータを駆動するための駆動回路(図示省略)などを備えている。   Each cylinder incorporates a cylinder pressure sensor 30 for detecting the cylinder pressure. An air-fuel ratio sensor 32 that detects the air-fuel ratio of the gas discharged from the cylinder is incorporated in the exhaust passage 18. Furthermore, the system of the present embodiment includes a drive circuit (not shown) for driving the following various actuators as well as an electronic control unit (ECU) 40 as a control device for controlling the internal combustion engine 10.

ECU40が信号を取り込むセンサには、上述した筒内圧センサ30および空燃比センサ32に加え、クランク軸(図示省略)の近傍に配置されたクランク角センサ42、および、吸気通路16の入口付近に配置されたエアフローセンサ44等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。また、ECU40には、内燃機関10を搭載する車両のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセルポジションセンサ46が電気的に接続されている。   In addition to the in-cylinder pressure sensor 30 and the air-fuel ratio sensor 32 described above, the ECU 40 receives signals from the crank angle sensor 42 disposed near the crankshaft (not shown), and disposed near the inlet of the intake passage 16. Various sensors for acquiring the engine operating state such as the airflow sensor 44 are included. The ECU 40 is electrically connected to an accelerator position sensor 46 that detects the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening) of the vehicle on which the internal combustion engine 10 is mounted.

ECU40が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットルバルブ24、燃料噴射弁26および点火装置28等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータが含まれる。また、ECU40は、筒内圧センサ30の出力信号を、クランク角度と同期させてAD変換して取得する機能を有している。これにより、AD変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧を検出することができる。さらに、ECU40は、クランク角度と筒内容積との関係を定めたマップをメモリに記憶しており、そのようなマップを参照して、クランク角度に対応する筒内容積を算出することができる。   The actuator from which the ECU 40 outputs an operation signal includes various actuators for controlling the engine operation such as the throttle valve 24, the fuel injection valve 26, and the ignition device 28 described above. Further, the ECU 40 has a function of acquiring an output signal of the in-cylinder pressure sensor 30 by performing AD conversion in synchronization with the crank angle. Thereby, the in-cylinder pressure at an arbitrary crank angle timing can be detected within a range allowed by the AD conversion resolution. Further, the ECU 40 stores a map that defines the relationship between the crank angle and the in-cylinder volume in the memory, and can calculate the in-cylinder volume corresponding to the crank angle with reference to such a map.

[実施の形態1の制御]
(エンジントルク制御)
内燃機関10の運転領域は、エンジントルクとエンジン回転速度とを軸とする2次元平面上で特定することができる。本実施形態では、運転モードが運転領域に応じてストイキバーン運転とリーンバーン運転との間で切り替えられる。ストイキバーン運転は、混合気の空燃比を理論空燃比に制御しながら行われる運転のことであり、一方、リーンバーン運転は、理論空燃比よりも大きなリーン空燃比となるように混合気の空燃比を制御しながら行われる運転のことである。
[Control of Embodiment 1]
(Engine torque control)
The operating region of the internal combustion engine 10 can be specified on a two-dimensional plane with the engine torque and the engine rotation speed as axes. In the present embodiment, the operation mode is switched between stoichiometric burn operation and lean burn operation according to the operation region. The stoichiometric burn operation is an operation performed while controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the stoichiometric air-fuel ratio, while the lean burn operation is an air-fuel mixture air-fuel ratio so that the lean air-fuel ratio becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio. This is an operation performed while controlling the fuel ratio.

本実施形態では、目標トルクが得られるようにエンジントルクが制御される。このトルク制御では、目標空燃比がエンジン運転条件(例えば、エンジン負荷率とエンジン回転速度)に応じた値として決定される。そして、この目標空燃比を満たしつつ目標トルクを実現するための吸入空気量、燃料噴射量および点火時期のフィードフォワード値が設定される。   In the present embodiment, the engine torque is controlled so that the target torque is obtained. In this torque control, the target air-fuel ratio is determined as a value according to engine operating conditions (for example, engine load factor and engine speed). Then, an intake air amount, a fuel injection amount, and a feed forward value of the ignition timing for realizing the target torque while satisfying the target air-fuel ratio are set.

より具体的には、目標トルクは、基本的に、アクセルポジションセンサ46により取得されるアクセル開度に基づいて設定される。吸入空気量の上記フィードフォワード値は、目標空燃比の下で目標トルクを実現するために必要な吸入空気量(目標吸入空気量)として決定される。燃料噴射量の上記フィードフォワード値は、基本燃料噴射量に相当し、目標吸入空気量の下で目標空燃比を満たすために必要な値として決定される。点火時期の上記フィードフォワード値は、基本点火時期に相当し、基本的にはMBT(Minimum advance for the Best Torque)点火時期である。   More specifically, the target torque is basically set based on the accelerator opening obtained by the accelerator position sensor 46. The feedforward value of the intake air amount is determined as the intake air amount (target intake air amount) necessary for realizing the target torque under the target air-fuel ratio. The feedforward value of the fuel injection amount corresponds to the basic fuel injection amount, and is determined as a value necessary to satisfy the target air-fuel ratio under the target intake air amount. The feedforward value of the ignition timing corresponds to the basic ignition timing, and is basically an MBT (Minimum advance for the Best Torque) ignition timing.

(MFBおよびこれに基づくCAXの算出)
筒内圧センサ30とクランク角センサ42とを備える本実施形態のシステムによれば、内燃機関10の各サイクルにおいて、クランク角度同期での筒内圧の実測データ(筒内圧波形)を取得することができる。そして、得られた筒内圧波形と熱力学第1法則とを用いて、任意のクランク角度θでの筒内の熱発生量Qを算出することができる。そして、算出された筒内の熱発生量Qの実測データ(熱発生量波形)を用いて、任意のクランク角度θにおける燃焼質量割合(以下、「MFB」と称する)を次の(1)式にしたがって算出することができる。そのうえで、MFBの算出処理を所定クランク角度毎に実行することで、クランク角度同期でのMFBの実測データ(MFB波形)を算出することができる。また、MFBの実測データが求まると、MFBが特定割合Xとなる時のクランク角度CAXを算出することができる。

Figure 2017193968
ただし、上記(1)式において、θminは燃焼開始点であり、θmaxは燃焼終了点である。 (Calculation of MFB and CAX based on this)
According to the system of the present embodiment including the in-cylinder pressure sensor 30 and the crank angle sensor 42, it is possible to acquire measured data (in-cylinder pressure waveform) of the in-cylinder pressure in synchronization with the crank angle in each cycle of the internal combustion engine 10. . The in-cylinder heat generation amount Q at an arbitrary crank angle θ can be calculated using the obtained in-cylinder pressure waveform and the first law of thermodynamics. Then, using the actually measured data (heat generation amount waveform) of the heat generation amount Q in the cylinder, the combustion mass ratio (hereinafter referred to as “MFB”) at an arbitrary crank angle θ is expressed by the following equation (1): It can be calculated according to In addition, by executing the MFB calculation process for each predetermined crank angle, it is possible to calculate MFB actual measurement data (MFB waveform) in synchronization with the crank angle. Further, when the MFB actual measurement data is obtained, the crank angle CAX when the MFB becomes the specific ratio X can be calculated.
Figure 2017193968
However, in the above equation (1), θ min is the combustion start point, and θ max is the combustion end point.

(SA−CA10を利用した燃料噴射量のフィードバック制御)
本実施形態では、リーンバーン運転中の燃料噴射量を制御するために次のようなフィードバック制御が実行される。ここで、点火時期(SA)からMFBが10%になる時のクランク角度(10%燃焼点)CA10までのクランク角期間(より具体的には、CA10から点火時期(SA)を引いて得られる差)を、「SA−CA10」と称する。SA−CA10は、着火遅れを代表する着火指標値の1つである。
(Feedback control of fuel injection amount using SA-CA10)
In the present embodiment, the following feedback control is executed to control the fuel injection amount during the lean burn operation. Here, the crank angle period from the ignition timing (SA) to the crank angle (10% combustion point) CA10 when the MFB becomes 10% (more specifically, obtained by subtracting the ignition timing (SA) from CA10). Difference) is referred to as “SA-CA10”. SA-CA10 is one of the ignition index values representative of the ignition delay.

SA−CA10と空燃比との間には一定の相関がある。より具体的には、空燃比が理論空燃比よりも大きなリーン空燃比領域においては、空燃比がリーンになるほどSA−CA10が大きくなるという関係がある。本実施形態では、筒内圧センサ30の出力値に基づくSA−CA10の算出値である実SA−CA10が目標空燃比に応じた目標SA−CA10に近づくように、燃料噴射量が制御される。この制御を、便宜上、「SA−CA10フィードバック制御」と称する。具体的には、SA−CA10フィードバック制御によれば、目標SA−CA10よりも小さい実SA−CA10が得られた気筒では、空燃比をリーン化して実SA−CA10を大きくするために、次の燃焼サイクルで用いる燃料噴射量を減少させる補正が実行される。これとは逆に、目標SA−CA10よりも大きい実SA−CA10が得られた気筒では、空燃比をリッチ化して実SA−CA10を小さくするために、次の燃焼サイクルで用いる燃料噴射量を増やす補正が実行される。   There is a certain correlation between SA-CA10 and the air-fuel ratio. More specifically, in a lean air-fuel ratio region where the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, there is a relationship that SA-CA10 increases as the air-fuel ratio becomes leaner. In the present embodiment, the fuel injection amount is controlled so that the actual SA-CA10, which is the calculated value of SA-CA10 based on the output value of the in-cylinder pressure sensor 30, approaches the target SA-CA10 corresponding to the target air-fuel ratio. This control is referred to as “SA-CA10 feedback control” for convenience. Specifically, according to the SA-CA10 feedback control, in the cylinder in which the actual SA-CA10 smaller than the target SA-CA10 is obtained, in order to increase the actual SA-CA10 by making the air-fuel ratio lean, Correction for reducing the fuel injection amount used in the combustion cycle is executed. On the other hand, in the cylinder in which the actual SA-CA10 larger than the target SA-CA10 is obtained, the fuel injection amount used in the next combustion cycle is reduced in order to reduce the actual SA-CA10 by enriching the air-fuel ratio. Increasing correction is performed.

(SA−CA10フィードバック制御が伴う学習処理)
本実施形態では、目標SA−CA10に対する実SA−CA10の定常的な乖離を小さくするための燃料噴射量の補正量を学習値として後述の学習マップに取り込む学習処理が実行される。このような学習処理により得られた学習値に基づいて燃料噴射量を補正することで、SA−CA10フィードバック制御を開始したときの実SA−CA10の収束を早める(すなわち、本フィードバック制御の応答遅れを短縮する)ことができる(一例として、後述の図5参照)。
(Learning process with SA-CA10 feedback control)
In the present embodiment, a learning process is executed in which the correction amount of the fuel injection amount for reducing the steady deviation of the actual SA-CA10 with respect to the target SA-CA10 is taken as a learning value in a learning map described later. By correcting the fuel injection amount based on the learning value obtained by such learning processing, the convergence of the actual SA-CA10 when the SA-CA10 feedback control is started is accelerated (that is, the response delay of this feedback control). (See FIG. 5 to be described later as an example).

ここで、本フィードバック制御において実SA−CA10が目標SA−CA10から定常的に乖離する要因としては次の2つがある。1つ目の要因は、実空燃比が目標空燃比から定常的に外れることである。この現象は、吸入空気量および燃料噴射量の少なくとも一方の誤差により生じる。この誤差は、例えば、エアフローセンサ44の誤差、デポジットによる燃料噴射弁26の噴孔の詰まり、または規定値からの燃料圧力の低下によって生じ得る。2つ目の要因は、燃焼特性が狙いとする特性(初期特性)から変化することである。この現象は、例えば、内燃機関10の個体差(例えば、タンブル流のばらつきもしくは点火プラグの搭載角度のばらつき)、経年変化(例えば、吸気ポートへのデポジットの堆積によるタンブル流の変化)、または環境変化(例えば、外気の湿度の変化)によって生じ得る。   Here, there are the following two factors that cause the actual SA-CA10 to steadily deviate from the target SA-CA10 in this feedback control. The first factor is that the actual air-fuel ratio steadily deviates from the target air-fuel ratio. This phenomenon is caused by an error in at least one of the intake air amount and the fuel injection amount. This error may be caused by, for example, an error in the air flow sensor 44, a clogging of the injection hole of the fuel injection valve 26 due to deposit, or a decrease in fuel pressure from a specified value. The second factor is that the combustion characteristic changes from the target characteristic (initial characteristic). This phenomenon may be caused by, for example, individual differences (for example, variation in tumble flow or variation in the mounting angle of the spark plug), aging (for example, change in tumble flow due to deposit accumulation on the intake port), or environment. It can be caused by a change (eg, a change in the humidity of the outside air).

本フィードバック制御は、実SA−CA10が乖離する要因を区別することなく乖離を小さくするための燃料噴射量の補正を実行する。したがって、上記2つの要因について特別な配慮なしに学習処理が実行されると、これら2つの要因に起因する乖離が一括して学習値に取り込まれてしまう。その結果、学習マップによって保持される個々の学習値は異なる要因に対する補正量を基礎とした値の集まりとなる。このため、所定のマップ軸上で隣り合う学習値同士が異なる要因に由来するものになり易く、これらの学習値を基に内挿もしくは外挿を行った際に精度の良い値を算出することが難しくなる。このような状況の発生を抑制するために、マップ軸の数を多くして学習精度の向上を図ることも考えられる。しかしながら、その結果として学習すべきマップ領域が増えるため、十分な学習結果を得るまでに多くの時間を要し、実用的でなくなる。   In this feedback control, the fuel injection amount is corrected to reduce the divergence without distinguishing the factors causing the divergence of the actual SA-CA10. Therefore, when the learning process is executed without special consideration for the above two factors, the divergence due to these two factors is collectively taken into the learning value. As a result, each learning value held by the learning map is a collection of values based on correction amounts for different factors. For this reason, learning values that are adjacent to each other on a predetermined map axis are likely to be derived from different factors, and accurate values are calculated when interpolation or extrapolation is performed based on these learning values. Becomes difficult. In order to suppress the occurrence of such a situation, it is conceivable to increase the number of map axes to improve learning accuracy. However, since the map area to be learned increases as a result, it takes a long time to obtain a sufficient learning result, which is not practical.

そこで、本実施形態では、学習に要する時間を短縮しつつ高い学習精度が得られるようにするために、次のような態様で学習処理が実行される。すなわち、後述の学習実施条件の下で、SA−CA10フィードバック制御による燃料噴射量の補正率α(%)が、実SA−CA10の乖離要因毎に学習される。   Therefore, in the present embodiment, the learning process is executed in the following manner in order to obtain high learning accuracy while shortening the time required for learning. That is, under the learning execution conditions described later, the correction rate α (%) of the fuel injection amount by SA-CA10 feedback control is learned for each divergence factor of actual SA-CA10.

より具体的には、目標空燃比と実空燃比との差に基づく燃料噴射量の補正率をβ(%)とする。そして、この補正率βが、上記補正率αのうちで燃焼特性の変化に起因する実SA−CA10の乖離を小さくするための補正分として扱われる。このように取り扱うことが妥当な理由は次の通りである。すなわち、燃焼特性が変化すると、空燃比と目標SA−CA10との相関が変化し、その結果として、本フィードバック制御によって実SA−CA10が目標SA−CA10に収束しているときの実空燃比の値が燃焼特性の変化に起因して変化すると考えられる。このため、補正率αのうちで目標空燃比と実空燃比との変化として表れる補正分(補正率β)は、燃焼特性変化に由来するものであるとして学習することが適切である。   More specifically, the fuel injection amount correction factor based on the difference between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio is β (%). And this correction factor (beta) is handled as a correction | amendment part for making small deviation of real SA-CA10 resulting from the change of a combustion characteristic among the said correction factors (alpha). The reason why it is appropriate to handle in this way is as follows. That is, when the combustion characteristic changes, the correlation between the air-fuel ratio and the target SA-CA10 changes, and as a result, the actual air-fuel ratio when the actual SA-CA10 converges to the target SA-CA10 by this feedback control. The value is thought to change due to changes in combustion characteristics. For this reason, it is appropriate to learn that the correction amount (correction rate β) that appears as the change between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio in the correction rate α is derived from the change in combustion characteristics.

補正率βは、次の(2)式に従って算出することができる。(2)式中のA/Fは実空燃比であり、空燃比センサ32を用いて取得することができる。(2)式中のA/Ftgtは目標空燃比であり、図示省略するマップから、上述のようにエンジン運転条件(例えば、エンジン負荷率とエンジン回転速度)に応じた値として取得することができる。

Figure 2017193968
The correction rate β can be calculated according to the following equation (2). A / F in the equation (2) is an actual air-fuel ratio, and can be obtained using the air-fuel ratio sensor 32. A / F tgt in the equation (2) is a target air-fuel ratio, and can be obtained from a map (not shown) as a value according to engine operating conditions (for example, engine load factor and engine speed) as described above. it can.
Figure 2017193968

一方、本フィードバック制御における全体の補正率αから燃焼特性変化分の補正率βを引いて得られる補正率(α−β)は、目標空燃比を実現するために必要な補正率、より具体的には、上述のフィードフォワード値(基本吸入空気量および基本燃料噴射量)にて燃焼を行った際に生じる目標空燃比に対する実空燃比の定常的な乖離を小さくするための補正率に相当する。つまり、この補正率(α−β)は、上述のもう1つの要因(実空燃比が目標空燃比から定常的に外れること)についての補正率に相当し、吸入空気量と燃料噴射量の誤差の和に基づく値となる。   On the other hand, the correction rate (α−β) obtained by subtracting the correction rate β corresponding to the change in combustion characteristics from the overall correction rate α in this feedback control is a correction rate necessary for realizing the target air-fuel ratio, more specifically. Corresponds to a correction factor for reducing the steady deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio that occurs when combustion is performed with the above-described feedforward values (basic intake air amount and basic fuel injection amount). . That is, this correction factor (α−β) corresponds to the correction factor for the above-mentioned other factor (the actual air-fuel ratio constantly deviates from the target air-fuel ratio), and an error between the intake air amount and the fuel injection amount. The value is based on the sum of.

図2(A)および図2(B)は、本発明の実施の形態1における学習処理で用いられる学習マップの構成を説明するための図である。図2(A)は、補正率(α−β)の学習マップを表している。この学習マップでは、吸入空気量相関値および燃料噴射量指標値がマップ軸とされ、これらの値に補正率(α−β)が関連付けられている。本実施形態では、吸入空気量指標値の一例として、エアフローセンサ44を用いて取得される吸入空気量が使用され、燃料噴射量指標値の一例として、目標(最終)燃料噴射量(燃料噴射弁26に対して指示される燃料噴射量)が使用される。   FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining the configuration of a learning map used in the learning process according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A shows a learning map of the correction rate (α−β). In this learning map, the intake air amount correlation value and the fuel injection amount index value are used as map axes, and the correction rate (α−β) is associated with these values. In the present embodiment, the intake air amount acquired using the air flow sensor 44 is used as an example of the intake air amount index value, and the target (final) fuel injection amount (fuel injection valve) is used as an example of the fuel injection amount index value. The fuel injection amount indicated for H.26) is used.

図2(B)は、補正率βの学習マップを表している。この学習マップでは、エンジントルク指標値およびエンジン回転速度相関値がマップ軸とされ、これらの値に補正率βが関連付けられている。本実施形態では、エンジントルク指標値の一例として、エンジン負荷率(筒内の空気充填率)が使用され、エンジン回転速度相関値の一例として、クランク角センサ42を用いて取得されるエンジン回転速度が使用される。なお、これらの2つの学習マップの各学習値は、学習マップ上の各格子点でのマップ軸の値に関連付けて記憶されるようになっている。そして、格子点から外れた位置での補正率(α−β)、βの学習値(α−β)、βを算出する必要がある場合には、その値は隣り合う格子点の値を基に内挿もしくは外挿によって取得される。 FIG. 2B shows a learning map of the correction rate β. In this learning map, the engine torque index value and the engine rotational speed correlation value are used as map axes, and the correction factor β is associated with these values. In the present embodiment, an engine load factor (in-cylinder air filling factor) is used as an example of an engine torque index value, and an engine rotational speed acquired using the crank angle sensor 42 as an example of an engine rotational speed correlation value. Is used. Each learning value of these two learning maps is stored in association with the value of the map axis at each lattice point on the learning map. Then, when it is necessary to calculate the correction rate (α−β) and the learning value (α−β) L and β L of the position outside the lattice point, the values are the values of the adjacent lattice points. Based on the interpolation or extrapolation.

(実施の形態1における具体的処理)
図3は、本発明の実施の形態1においてリーンバーン運転時に実行される制御のメインルーチンを表したフローチャートである。なお、本ルーチンは、各気筒において排気弁22の開き時期を経過したタイミング(すなわち、MFBの実測データの算出の基礎となる筒内圧Pのデータの取得を終えたタイミング)で起動され、かつ、燃焼サイクル毎に繰り返し実行される。
(Specific processing in Embodiment 1)
FIG. 3 is a flowchart showing a main routine of control executed during lean burn operation in the first embodiment of the present invention. This routine is started at the timing when the opening timing of the exhaust valve 22 has elapsed in each cylinder (that is, when the acquisition of the data of the in-cylinder pressure P, which is the basis of calculation of the MFB actual measurement data), and Repeated every combustion cycle.

図2に示すメインルーチンでは、ECU40は、まず、リーンバーン運転中であるか否かを判定する(ステップ100)。この判定は、例えば、現在の運転領域がリーンバーン運転を行う運転領域に該当するか否かに基づいて行うことができる。   In the main routine shown in FIG. 2, the ECU 40 first determines whether or not the lean burn operation is being performed (step 100). This determination can be made based on, for example, whether or not the current operation region corresponds to an operation region in which lean burn operation is performed.

ステップ100においてリーンバーン運転中であると判定した場合には、ECU40は、SA−CA10フィードバック制御で用いられる燃料噴射量の補正率(α−β)の学習値(α−β)(%)を取得する(ステップ102)。具体的には、ECU40は、図2(A)に示す学習マップを参照し、(必要に応じて内挿もしくは外挿を利用して)、現在の吸入空気量および今回の燃焼サイクルで使用した燃料噴射量に対応する値として学習値(α−β)を算出する。 When it is determined in step 100 that the lean burn operation is being performed, the ECU 40 learns the fuel injection amount correction factor (α-β) used in the SA-CA10 feedback control (α-β) L (%). Is acquired (step 102). Specifically, the ECU 40 refers to the learning map shown in FIG. 2A and uses the current intake air amount and the current combustion cycle (using interpolation or extrapolation as necessary). A learning value (α−β) L is calculated as a value corresponding to the fuel injection amount.

次に、ECU40は、SA−CA10フィードバック制御で用いられるもう1つの補正率βの学習値β(%)を取得する(ステップ104)。具体的には、ECU40は、図2(B)に示す学習マップを参照し、(必要に応じて内挿もしくは外挿を利用して)、現在のエンジン負荷率およびエンジン回転速度に対応する値として学習値βを算出する。 Next, the ECU 40 acquires another learned value β L (%) of the correction factor β used in the SA-CA10 feedback control (step 104). Specifically, the ECU 40 refers to the learning map shown in FIG. 2B, and uses values corresponding to the current engine load factor and engine speed (using interpolation or extrapolation as necessary). As a result, a learning value β L is calculated.

次に、ECU40は、次回の燃焼サイクルで用いる燃料噴射量を補正する(ステップ106)。具体的には、ステップ102および104で取得された学習値(α−β)と学習値βとの和((α−β)+β)が学習処理による補正率として算出される。そのうえで、本ステップ106では、取得された補正率((α−β)+β)(%)を基本燃料噴射量に乗じることによって燃料噴射量の補正値が算出され、この補正値を基本燃料噴射量に加算することで燃料噴射量が補正される。 Next, the ECU 40 corrects the fuel injection amount used in the next combustion cycle (step 106). Specifically, the sum ((α−β) L + β L ) of the learning value (α−β) L and the learning value β L acquired in steps 102 and 104 is calculated as a correction factor by the learning process. In step 106, the fuel injection amount correction value is calculated by multiplying the basic fuel injection amount by the obtained correction factor ((α−β) L + β L ) (%). The fuel injection amount is corrected by adding to the injection amount.

次いで、ECU40は、以下に図4を参照して説明するSA−CA10フィードバック制御に関する処理を実行する(ステップ108)。その結果、次回の燃焼サイクルの目標(最終)燃料噴射量は、エンジン負荷率およびエンジン回転速度に基づく基本燃料噴射量に対して、後述のステップ214の処理による補正項(PI項)α(%)と、ステップ106の処理による補正率((α−β)+β)(%)とが反映された値となる。 Next, the ECU 40 executes processing related to SA-CA10 feedback control described below with reference to FIG. 4 (step 108). As a result, the target (final) fuel injection amount of the next combustion cycle is a correction term (PI term) α (% by processing in step 214 described later with respect to the basic fuel injection amount based on the engine load factor and the engine speed. ) And the correction factor ((α−β) L + β L ) (%) by the processing of step 106.

図4は、SA−CA10フィードバック制御に関する処理を表したサブルーチンを表したフローチャートである。図4に示すサブルーチンでは、ECU40は、まず、エンジン負荷率およびエンジン回転速度とともに目標点火効率を取得する(ステップ200)。点火効率は、点火時期の調整によるエンジントルクの発生効率に関する指標であり、点火時期をMBT点火時期に制御したときのCA50において1(ピーク値)となり、このCA50よりもCA50が点火時期の調整によって進角または遅角されると低下するというものである。   FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine representing processing related to SA-CA10 feedback control. In the subroutine shown in FIG. 4, the ECU 40 first acquires the target ignition efficiency together with the engine load factor and the engine speed (step 200). The ignition efficiency is an index related to the engine torque generation efficiency by adjusting the ignition timing, and becomes 1 (peak value) at CA50 when the ignition timing is controlled to the MBT ignition timing. The CA50 is higher than the CA50 by adjusting the ignition timing. It decreases when it is advanced or retarded.

次いで、ECU40は、目標SA−CA10を算出する(ステップ202)。ECU40は、エンジン負荷率およびエンジン回転速度との関係で目標SA−CA10を定めたマップ(図示省略)を記憶している。本ステップ202では、このようなマップを参照して、エンジン負荷率およびエンジン回転速度に応じた目標SA−CA10が算出される。より具体的には、エンジン負荷率およびエンジン回転速度に応じた値となるように定められた目標空燃比に対応した値となるように、目標SA−CA10はエンジン負荷率およびエンジン回転速度に応じた値として設定されている。   Next, the ECU 40 calculates a target SA-CA10 (step 202). The ECU 40 stores a map (not shown) that defines the target SA-CA10 in relation to the engine load factor and the engine speed. In step 202, the target SA-CA10 corresponding to the engine load factor and the engine speed is calculated with reference to such a map. More specifically, the target SA-CA10 depends on the engine load factor and the engine speed so that the target air-fuel ratio is set to a value corresponding to the engine load factor and the engine speed. Value is set.

次に、ECU40は、筒内圧センサ30の出力値を利用して、クランク角度ベースでの筒内圧データを取得する(ステップ204)。次いで、ECU40は、目標点火時期を取得する(ステップ206)。目標点火時期は、エンジン負荷率およびエンジン回転速度に応じた基本点火時期に対して後述のCA50フィードバック制御による点火時期の最新の補正量を加えて得られる値である。   Next, the ECU 40 uses the output value of the in-cylinder pressure sensor 30 to acquire in-cylinder pressure data on a crank angle basis (step 204). Next, the ECU 40 acquires a target ignition timing (step 206). The target ignition timing is a value obtained by adding the latest correction amount of the ignition timing by CA50 feedback control described later to the basic ignition timing according to the engine load factor and the engine speed.

次に、ECU40は、実SA−CA10を算出する(ステップ208)。実SA−CA10は、ステップ208において取得した目標点火時期から、ステップ204において取得した筒内圧データの解析結果として得られる実CA10までのクランク角期間として算出される。次いで、ECU40は、ステップ202および208において算出した目標SA−CA10と実SA−CA10との差分ΔSA−CA10を算出する(ステップ210)。   Next, the ECU 40 calculates actual SA-CA10 (step 208). The actual SA-CA10 is calculated as a crank angle period from the target ignition timing acquired in step 208 to the actual CA10 obtained as an analysis result of the in-cylinder pressure data acquired in step 204. Next, the ECU 40 calculates a difference ΔSA-CA10 between the target SA-CA10 calculated in steps 202 and 208 and the actual SA-CA10 (step 210).

次に、ECU40は、算出した差分ΔSA−CA10と所定のPIゲイン(比例項ゲインと積分項ゲイン)とを用いて、差分ΔSA−CA10およびその積算値の大きさに応じた燃料噴射量の補正率αを算出する(ステップ212)。そして、ECU40は、ステップ212にて算出した補正率α(%)を基本燃料噴射量に乗じることによって燃料噴射量の補正値を算出し、この補正値を基本燃料噴射量に加算することで燃料噴射量を補正する(ステップ214)。   Next, the ECU 40 uses the calculated difference ΔSA−CA10 and a predetermined PI gain (proportional term gain and integral term gain) to correct the fuel injection amount in accordance with the difference ΔSA−CA10 and the magnitude of the accumulated value. The rate α is calculated (step 212). Then, the ECU 40 calculates a correction value of the fuel injection amount by multiplying the basic fuel injection amount by the correction rate α (%) calculated in step 212, and adds the correction value to the basic fuel injection amount. The injection amount is corrected (step 214).

また、図2に示すメインルーチンでは、ECU40は、ステップ108の処理に続いて、CA50フィードバック制御に関する処理を実行する(ステップ110)。CA50フィードバック制御に関する処理は、例えば、特開2015−094339号公報に記載されているので、ここではその詳細な説明を省略する。このCA50フィードバック制御をSA−CA10フィードバック制御と組み合わせることは必須ではないが、上記公報に記載されているように、CA50フィードバック制御はSA−CA10フィードバック制御と組み合わせて実施することが好ましい制御である。   In the main routine shown in FIG. 2, the ECU 40 executes a process related to the CA50 feedback control following the process of step 108 (step 110). The process related to the CA50 feedback control is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-094339, and a detailed description thereof is omitted here. It is not essential to combine this CA50 feedback control with SA-CA10 feedback control. However, as described in the above publication, CA50 feedback control is preferably performed in combination with SA-CA10 feedback control.

次に、ECU40は、上述の学習処理についての所定の学習実施条件が成立するか否かを判定する(ステップ112)。学習データとして取り込むべき補正量(補正率α)は、目標SA−CA10に対する実SA−CA10の定常的な乖離を小さくするために必要とされる量である。したがって、学習精度を高く確保するためには、学習処理は、目標SA−CA10に対する実SA−CA10の変化が収まっている状況下において実行されることが好ましい。このため、例えば、学習実施条件は、エンジン負荷率およびエンジン回転速度等のエンジン運転条件の時間変化率が所定値以下であるとき(内燃機関10が定常的な運転状態にあるとき)に成立すると判定することができる。また、学習実施条件は、例えば、目標SA−CA10が変更された後に所定時間が経過したとき、または、ステップ212の処理により算出される補正率αの変化率が所定値以下に低下したときに成立すると判定することもできる。さらには、これらの判定手法の何れか複数を組み合わせて用いてもよい。   Next, the ECU 40 determines whether or not a predetermined learning execution condition for the learning process described above is satisfied (step 112). The correction amount (correction rate α) to be acquired as learning data is an amount required to reduce the steady deviation of the actual SA-CA10 from the target SA-CA10. Therefore, in order to ensure a high learning accuracy, it is preferable that the learning process be executed under a situation where the change of the actual SA-CA10 with respect to the target SA-CA10 has subsided. For this reason, for example, the learning execution condition is satisfied when the time change rate of the engine operating condition such as the engine load factor and the engine speed is equal to or less than a predetermined value (when the internal combustion engine 10 is in a steady operating state). Can be determined. In addition, the learning execution condition is, for example, when a predetermined time has elapsed after the target SA-CA10 is changed, or when the change rate of the correction rate α calculated by the process of step 212 is reduced to a predetermined value or less. It can also be determined that it is established. Furthermore, any of these determination methods may be used in combination.

学習実施条件が成立する場合には、ECU40は、ステップ114〜120による学習処理を実行する。ステップ114では、ステップ212にて算出された補正率αが学習処理のために取得される。ステップ116では、上述の(2)式を用いて、現在の目標空燃比と空燃比センサ32により検出される実空燃比とに応じた補正率β(燃焼特性変化分)が取得される。   When the learning execution condition is satisfied, the ECU 40 executes a learning process in steps 114 to 120. In step 114, the correction factor α calculated in step 212 is acquired for the learning process. In step 116, a correction rate β (combustion characteristic change) according to the current target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 32 is acquired using the above-described equation (2).

ステップ118では、ステップ114および116にてそれぞれ取得された補正率αおよびβの差である補正率(α−β)が算出されたうえで、算出された補正率(α−β)を学習データとして図2(A)に示す学習マップの学習(すなわち、空燃比変化分に関する学習マップの学習)が実行される。学習データである補正率(α−β)を学習マップに反映させる処理の具体的な手法は、特に限定されない。したがって、例えば、得られた学習データを用いて学習値を直ちに更新してもよいし、あるいは、マップ軸の値が同一となる条件での所定数の学習データを蓄積したうえでそれらの学習データの平均値を用いて学習値を更新してもよい。   In step 118, the correction rate (α−β), which is the difference between the correction rates α and β acquired in steps 114 and 116, is calculated, and the calculated correction rate (α−β) is used as learning data. As shown in FIG. 2A, learning of the learning map (that is, learning of the learning map relating to the change in the air-fuel ratio) is performed. The specific method of the process of reflecting the correction rate (α−β) that is the learning data in the learning map is not particularly limited. Therefore, for example, the learning values may be immediately updated using the obtained learning data, or the learning data may be stored after storing a predetermined number of learning data under the condition that the map axis values are the same. The learning value may be updated using the average value of.

ステップ120では、ステップ116にて取得された補正率βを学習データとして図2(B)に示す学習マップの学習(すなわち、燃焼特性変化分に関する学習マップの学習)が実行される。本ステップ120の処理も、ステップ118と同様の手法を用いて行うことができる。   In step 120, learning of the learning map shown in FIG. 2B (that is, learning of the learning map related to the change in combustion characteristics) is executed using the correction rate β acquired in step 116 as learning data. The processing in step 120 can also be performed using the same method as in step 118.

以上説明した図2および図3に示すルーチンによれば、SA−CA10フィードバック制御の補正率αを学習データとしてそのまま用いて学習処理を行うのではなく、目標SA−CA10に対する実SA−CA10の乖離要因を考慮して補正率αが補正率(α−β)と補正率βとに分離される。そして、補正率(α−β)およびβのそれぞれに関連付けることが好ましい最小数のパラメータをマップ軸とする上記学習マップを利用して学習処理が実行される。   According to the routines shown in FIGS. 2 and 3 described above, the learning process is not performed using the correction rate α of the SA-CA10 feedback control as it is as the learning data, but the deviation of the actual SA-CA10 from the target SA-CA10. The correction rate α is separated into a correction rate (α−β) and a correction rate β in consideration of the factors. Then, the learning process is executed using the learning map with the minimum number of parameters preferably associated with the correction factors (α−β) and β as map axes.

より具体的には、補正率(α−β)については、空燃比変化の基になる吸入空気量および燃料噴射量の誤差を扱っているため、吸入空気量指標値および燃料噴射量指標値をマップ軸とする学習マップを利用することで、マップ軸の値の変化に対する学習値の変化に関して連続的な(一貫した)傾向が得られるようになる。このため、内挿もしくは外挿を利用して格子点以外の位置でのマップ値を算出する際に精度の良い算出を行えるようになる。また、ストイキバーン運転中には、一般的に、空燃比センサ32により検出された実空燃比を目標空燃比(理論空燃比)に近づけるように燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御が実行される。この空燃比フィードバック制御の実行中に、目標空燃比に対する実空燃比の定常的な乖離を小さくするための補正量を学習値として取り込む処理が実行される。図2(A)に示す学習マップの学習では吸入空気量指標値および燃料噴射量指標値をマップ軸として用いているため、SA−CA10フィードバック制御を実行するリーンバーン運転中だけでなく、ストイキバーン運転中の空燃比フィードバック制御中に得られる学習値を補正率(α−β)についての本学習に転用できるようになる。このため、学習機会を確保し易くなる。   More specifically, since the correction rate (α−β) deals with errors in the intake air amount and the fuel injection amount that are the basis of the air-fuel ratio change, the intake air amount index value and the fuel injection amount index value are By using the learning map as the map axis, a continuous (consistent) tendency can be obtained with respect to the change of the learning value with respect to the change of the value of the map axis. For this reason, when calculating the map value at a position other than the grid point using interpolation or extrapolation, calculation with high accuracy can be performed. Further, during the stoichiometric burn operation, generally, air-fuel ratio feedback control is performed to correct the fuel injection amount so that the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 32 approaches the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio). The During the execution of the air-fuel ratio feedback control, a process for taking in a correction amount as a learning value for reducing the steady deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio is executed. In the learning of the learning map shown in FIG. 2A, since the intake air amount index value and the fuel injection amount index value are used as the map axes, not only during lean burn operation in which SA-CA10 feedback control is performed, but also stoichiometric burn. The learning value obtained during the air-fuel ratio feedback control during operation can be diverted to the main learning about the correction rate (α−β). For this reason, it becomes easy to ensure a learning opportunity.

また、燃焼特性の変化についての補正分(補正率β)の傾向は、経験的に、エンジントルクおよびエンジン回転速度によって特定されるエンジン運転条件に応じて得られ易いといえる。このため、燃焼特性の変化分に関する補正率βの学習については、図2(B)に示すようにエンジントルクおよびエンジン回転速度をマップ軸として使用することで、マップ軸の数を必要最小限に抑えつつ、内挿もしくは外挿を行う際の学習値βの算出精度を確保し易くできる。 Further, it can be said that the tendency of the correction amount (correction rate β) with respect to the change in the combustion characteristics is empirically easily obtained according to the engine operating condition specified by the engine torque and the engine speed. For this reason, the learning of the correction rate β related to the change in the combustion characteristics is minimized by using the engine torque and the engine rotation speed as the map axes as shown in FIG. 2B. While suppressing, it is easy to ensure the calculation accuracy of the learning value β L when performing interpolation or extrapolation.

以上のように、本実施形態の学習処理によれば、目標SA−CA10に対する実SA−CA10の定常的な乖離の要因で補正率αを配分して学習を行い、かつ、上述のように各マップ軸を適切に選択することで、学習に要する時間を短縮しつつ高い学習精度が得られる態様で学習処理をSA−CA10フィードバック制御に伴わせられるようになる。   As described above, according to the learning process of the present embodiment, learning is performed by allocating the correction factor α according to the factor of the steady divergence of the actual SA-CA10 with respect to the target SA-CA10, and as described above. By appropriately selecting the map axis, the learning process can be accompanied by the SA-CA10 feedback control in such a manner that high learning accuracy can be obtained while shortening the time required for learning.

図5は、学習精度が高くなることで得られる効果を説明するためのタイムチャートである。図5中の縦軸の「FB制御補正量」は、SA−CA10フィードバック制御による補正率αに相当する補正量と補正率((α−β)+β)に相当する補正量との和である。図5中に示すFB補正量Yは、制御開始後に実SA−CA10が目標SA−CA10に収束するために必要とされる値を示している。図5に示すように、学習精度が高いほど、制御開始時点t0におけるFB補正量(すなわち、学習処理による補正率に基づく値)とFB補正量Yとの差が小さくなり、このため、フィードバック制御の開始後に算出される補正率αが小さくなる。その結果、学習精度が高いほど、収束に要する時間(すなわち、フィードバック制御の応答遅れ)を短縮できるようになる。これにより、内燃機関10のドライバビリティおよび排気エミッションを改善できるようになる。より具体的には、制御開始時点t0において目標SA−CA10よりも実SA−CA10が大きい場合(空燃比としてはリーン側にずれている場合)には、応答遅れの改善によりドライバビリティを改善でき、逆に、時点t0において目標SA−CA10よりも実SA−CA10が小さい場合(リッチ側にずれている場合)には、応答遅れの改善により排気エミッション(NOx排出)を改善できるようになる。 FIG. 5 is a time chart for explaining an effect obtained by increasing the learning accuracy. The “FB control correction amount” on the vertical axis in FIG. 5 is the sum of the correction amount corresponding to the correction rate α by the SA-CA10 feedback control and the correction amount corresponding to the correction rate ((α−β) L + β L ). It is. The FB correction amount Y shown in FIG. 5 indicates a value required for the actual SA-CA10 to converge to the target SA-CA10 after the start of control. As shown in FIG. 5, the higher the learning accuracy, the smaller the difference between the FB correction amount (that is, the value based on the correction rate by the learning process) and the FB correction amount Y at the control start time t0. The correction rate α calculated after the start of is reduced. As a result, the higher the learning accuracy, the shorter the time required for convergence (that is, the response delay in feedback control). Thereby, the drivability and exhaust emission of the internal combustion engine 10 can be improved. More specifically, when the actual SA-CA10 is larger than the target SA-CA10 at the control start time t0 (when the air-fuel ratio is shifted to the lean side), the drivability can be improved by improving the response delay. Conversely, when the actual SA-CA10 is smaller than the target SA-CA10 at the time point t0 (when shifted to the rich side), the exhaust emission (NOx emission) can be improved by improving the response delay.

なお、燃焼特性の変化分に関しては、上述のように、エンジントルク指標値およびエンジン回転速度指標値という2つのマップ軸を有する学習マップで関係を整理することで、学習マップの複雑化を抑制できるようになる。しかしながら、同じリーンバーン運転下であっても、燃焼特性が変化した際の実SA−CA10への空燃比の影響度は、空燃比のリーン度合いに応じて異なるものとなる。そこで、この点を考慮し、リーン燃焼限界付近のリーン空燃比領域と、それよりもリッチ側のリーン空燃比領域とで、燃焼特性の変化分を学習する学習マップを分けるようにしてもよい。また、上記の点を考慮し、燃焼特性の変化分に関する学習マップのマップ軸に対して、次のような最小限の追加を行ってもよい。すなわち、エンジントルク指標値およびエンジン回転速度指標値に加えて目標空燃比もしくはG/F(筒内に充填される空気量とEGRガス量との和を燃料噴射量で除することで得られる指標値)をマップ軸として追加してもよい。   Regarding the change in the combustion characteristics, as described above, the learning map having two map axes, the engine torque index value and the engine rotation speed index value, is used to organize the relationship, thereby suppressing the complexity of the learning map. It becomes like this. However, even under the same lean burn operation, the degree of influence of the air-fuel ratio on the actual SA-CA 10 when the combustion characteristics change varies depending on the lean degree of the air-fuel ratio. Therefore, in consideration of this point, a learning map for learning a change in combustion characteristics may be divided into a lean air-fuel ratio region near the lean combustion limit and a lean air-fuel ratio region richer than that. In consideration of the above points, the following minimum addition may be made to the map axis of the learning map related to the change in combustion characteristics. That is, in addition to the engine torque index value and the engine speed index value, the target air-fuel ratio or G / F (an index obtained by dividing the sum of the amount of air charged into the cylinder and the amount of EGR gas by the fuel injection amount) Value) may be added as a map axis.

ところで、上述した実施の形態1においては、着火遅れを代表する着火遅れ指標値として、SA−CA10を例示した。しかしながら、本発明における「着火遅れ指標値」は、着火遅れ期間(点火時期から発熱が始まる時期(燃焼開始点CA0)までのクランク角期間)を含むものであればよく、SA−CA10に代え、例えば、点火時期(SA)からCA10以外の任意の特定割合燃焼点CAX1までのクランク角期間を用いることができる。また、「燃焼時期指標値」については、燃焼時期を代表する指標値であればよく、例示したCA50に代え、例えば、CA50以外の任意の特定割合燃焼点CAX2であってもよく、あるいは、MBT点火時期からの点火時期変化量であってもよい。さらには、筒内圧最大クランク角度θPmaxであってもよい。 By the way, in Embodiment 1 mentioned above, SA-CA10 was illustrated as an ignition delay index value representing an ignition delay. However, the “ignition delay index value” in the present invention only needs to include an ignition delay period (a crank angle period from the ignition timing to the time when heat generation starts (combustion start point CA0)), and instead of SA-CA10, For example, a crank angle period from the ignition timing (SA) to an arbitrary specific combustion point CAX1 other than CA10 can be used. Further, the “combustion time index value” may be an index value representative of the combustion time, and may be, for example, any specific ratio combustion point CAX2 other than CA50 instead of the exemplified CA50, or MBT. It may be an ignition timing change amount from the ignition timing. Furthermore, the cylinder pressure maximum crank angle θ Pmax may be used.

10 内燃機関
12 ピストン
14 燃焼室
16 吸気通路
18 排気通路
20 吸気弁
22 排気弁
24 スロットルバルブ
26 燃料噴射弁
28 点火装置
30 筒内圧センサ
32 空燃比センサ
40 電子制御ユニット(ECU)
42 クランク角センサ
44 エアフローセンサ
46 アクセルポジションセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Piston 14 Combustion chamber 16 Intake passage 18 Exhaust passage 20 Intake valve 22 Exhaust valve 24 Throttle valve 26 Fuel injection valve 28 Ignition device 30 In-cylinder pressure sensor 32 Air-fuel ratio sensor 40 Electronic control unit (ECU)
42 Crank angle sensor 44 Air flow sensor 46 Accelerator position sensor

Claims (1)

気筒内の混合気に点火する点火装置と、前記気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁と、筒内圧を検出する筒内圧センサと、実空燃比を検出する空燃比センサとを備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記筒内圧センサの出力値に基づいて実着火遅れ指標値を算出する指標値算出手段と、
目標空燃比に応じた目標着火遅れ指標値と前記実着火遅れ指標値との差に基づく燃料噴射量の第1の補正率を算出し、前記実着火遅れ指標値が前記目標着火遅れ指標値に近づくように燃料噴射量のフィードバック制御を実行するフィードバック制御手段と、
前記目標空燃比と前記実空燃比との差に基づく燃料噴射量の第2の補正率を算出する算出手段と、
前記第1の補正率から前記第2の補正率を引いて得られる差の学習値が燃料噴射量相関値および吸入空気量相関値に関連付けられた第1の学習マップを学習する第1の学習手段と、
前記第2の補正率の学習値がエンジントルク相関値およびエンジン回転速度相関値に関連付けられた第2の学習マップを学習する第2の学習手段と、
を備え、
前記フィードバック制御手段は、前記第1の補正率だけでなく、前記差の学習値と前記第2の補正率の学習値との和をも燃料噴射量の補正に反映させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine comprising an ignition device that ignites an air-fuel mixture in a cylinder, a fuel injection valve that supplies fuel into the cylinder, an in-cylinder pressure sensor that detects an in-cylinder pressure, and an air-fuel ratio sensor that detects an actual air-fuel ratio A control device for controlling,
Index value calculating means for calculating an actual ignition delay index value based on the output value of the in-cylinder pressure sensor;
A first correction rate of the fuel injection amount is calculated based on a difference between a target ignition delay index value corresponding to a target air-fuel ratio and the actual ignition delay index value, and the actual ignition delay index value becomes the target ignition delay index value. Feedback control means for executing feedback control of the fuel injection amount so as to approach,
Calculating means for calculating a second correction rate of the fuel injection amount based on a difference between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio;
First learning for learning a first learning map in which a learning value of a difference obtained by subtracting the second correction factor from the first correction factor is associated with a fuel injection amount correlation value and an intake air amount correlation value Means,
Second learning means for learning a second learning map in which a learning value of the second correction factor is associated with an engine torque correlation value and an engine speed correlation value;
With
The feedback control means reflects not only the first correction rate but also the sum of the learned value of the difference and the learned value of the second correction rate in the correction of the fuel injection amount. Engine control device.
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