JP2018091187A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
筒内噴射弁とポート噴射弁とを備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関では、低圧ポンプにより吸い上げられた燃料が低圧燃料通路を介してポート噴射弁に供給され、高圧ポンプにより更に加圧された燃料が高圧燃料通路を介して筒内噴射弁に供給される。このような構成においては、ポート噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサの検出値に基づいて、ポート噴射弁の燃料噴射量が制御される。 An internal combustion engine having an in-cylinder injection valve and a port injection valve is known. In such an internal combustion engine, the fuel sucked up by the low pressure pump is supplied to the port injection valve through the low pressure fuel passage, and the fuel further pressurized by the high pressure pump is supplied to the in-cylinder injection valve through the high pressure fuel passage. Is done. In such a configuration, the fuel injection amount of the port injection valve is controlled based on the detection value of the fuel pressure sensor that detects the pressure of the fuel supplied to the port injection valve.
ここで特許文献1では、ポート噴射弁の燃料噴射量を更に精度よく制御するために、上記の燃圧と吸気通路内の圧力との差圧に基づいて、燃料噴射量を補正することが開示されている。 Here, Patent Document 1 discloses that the fuel injection amount is corrected based on the differential pressure between the fuel pressure and the pressure in the intake passage in order to control the fuel injection amount of the port injection valve with higher accuracy. ing.
ここで上記構成においては、主に高圧ポンプの駆動に起因して、低圧燃料通路内で燃圧が脈動する場合がある。このような脈動の発生中では、燃圧が短期間で変動するため、燃圧センサの検出値が取得されてから燃料噴射が実行されるまでの間に実際の燃圧が変化し、また噴射中にも実際の燃圧が変化する可能性がある。特許文献1の技術では、このような脈動は考慮せずに燃料噴射量が補正されるため、脈動が生じた場合には、ポート噴射弁の燃料噴射量を精度よく制御できない可能性がある。 Here, in the above configuration, the fuel pressure may pulsate in the low pressure fuel passage mainly due to driving of the high pressure pump. During such pulsation, the fuel pressure fluctuates in a short period of time, so the actual fuel pressure changes from when the detected value of the fuel pressure sensor is acquired until fuel injection is performed, and also during injection. The actual fuel pressure may change. In the technique of Patent Document 1, since the fuel injection amount is corrected without considering such pulsation, there is a possibility that the fuel injection amount of the port injection valve cannot be accurately controlled when pulsation occurs.
そこで本発明は、高圧ポンプに起因して低圧燃料通路に燃圧脈動が生じた場合であっても、ポート噴射弁の燃料噴射量を精度よく制御できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately control the fuel injection amount of a port injection valve even when fuel pressure pulsation occurs in a low-pressure fuel passage due to a high-pressure pump. To do.
上記目的は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、燃料を加圧する低圧ポンプと、前記低圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記ポート噴射弁に供給する低圧燃料通路と、前記内燃機関に連動して駆動され、前記低圧燃料通路から供給された燃料を更に加圧し、前記低圧燃料通路内に燃圧の脈動を発生させる高圧ポンプと、前記低圧燃料通路から分岐し、前記高圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記筒内噴射弁に供給する高圧燃料通路と、前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサと、前記低圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサと、前記燃圧センサの検出値を一定のサンプリング時間間隔で取得する検出値取得部と、前記内燃機関の状態に基づいて、前記ポート噴射弁に要求される要求噴射量を算出する要求噴射量算出部と、前記ポート噴射弁の燃料噴射の終了予定タイミングに対応したクランク角である終了クランク角を取得する取得部と、前記クランク角センサの出力に基づいて算出される前記内燃機関の回転数が、前記内燃機関の他の回転数域よりも前記脈動が増大する脈動増大域内に属するか否かを判定する脈動判定部と、前記脈動をモデル化した式(1)を含み、任意のクランク角範囲で前記ポート噴射弁が仮に燃料噴射した場合での仮噴射量を算出できる式(2)を記憶した記憶部と、
前記脈動判定部で肯定判定がなされた場合には、取得された前記終了クランク角と前記式(2)に基づいて、前記脈動の初期位相に対応した基準クランク角から前記終了クランク角までの仮噴射量から、前記基準クランク角から前記ポート噴射弁の燃料噴射の開始予定タイミングに対応したクランク角である開始クランク角までの仮噴射量を減算した値が、前記要求噴射量に等しいとみなした場合での、前記開始クランク角を算出し、前記脈動判定部で否定判定がなされた場合には、取得された前記終了クランク角と、前記要求噴射量と、前記終了クランク角から前記ポート噴射弁の目標通電期間がとり得る最大値に対応するクランク角範囲だけ遡ったクランク角の直前に取得された前記検出値と、に基づいて、前記開始クランク角を算出する算出部と、前記開始クランク角から前記終了クランク角までのクランク角範囲を目標通電期間に換算する目標通電期間換算部と、前記ポート噴射弁を前記目標通電期間だけ通電することにより燃料噴射を実行する噴射制御部と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。
If an affirmative determination is made by the pulsation determining unit, based on the acquired end crank angle and the expression (2), a temporary crank angle from the reference crank angle corresponding to the initial phase of the pulsation to the end crank angle is determined. The value obtained by subtracting the temporary injection amount from the reference crank angle to the start crank angle that is the crank angle corresponding to the scheduled fuel injection start timing of the port injector from the injection amount is regarded as equal to the required injection amount. When the start crank angle is calculated and the pulsation determining unit makes a negative determination, the port injection valve is calculated from the acquired end crank angle, the required injection amount, and the end crank angle. The start crank angle is calculated based on the detected value acquired immediately before the crank angle that is back by the crank angle range corresponding to the maximum value that the target energization period can take. A calculation unit, a target energization period conversion unit that converts a crank angle range from the start crank angle to the end crank angle into a target energization period, and fuel injection by energizing the port injection valve for the target energization period And an injection control unit that performs the control.
本発明によれば、高圧ポンプに起因して低圧燃料通路に燃圧脈動が生じた場合であっても、ポート噴射弁の燃料噴射量を精度よく制御できる内燃機関の制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a case where fuel pressure pulsation arises in a low-pressure fuel channel due to a high-pressure pump, it is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately control the fuel injection amount of a port injector.
以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例の制御装置1の概略構成図である。制御装置1は、エンジン10と、エンジン10を制御するECU(Electronic Control Unit)41とを含む。エンジン10は、直列に配置された気筒111〜114を含む気筒群11、筒内噴射弁群37、及びポート噴射弁群27を備えた火花点火式の直列4気筒エンジンである。エンジン10は内燃機関の一例である。制御装置1は内燃機関の制御装置の一例である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a control device 1 of the present embodiment. The control device 1 includes an
筒内噴射弁群37は、気筒111〜114内にそれぞれ燃料を噴射する筒内噴射弁371〜374を含む。ポート噴射弁群27は、気筒111〜114に連通した吸気ポート13内にそれぞれ燃料を噴射するポート噴射弁271〜274を含む。筒内噴射弁群37及びポート噴射弁群27のそれぞれは、所定の通電期間で電磁コイルを通電して弁座から弁体を離隔させることにより燃料噴射量が調整される電磁駆動式の開閉弁である。
The in-cylinder
エンジン10には、気筒群11のそれぞれ対応する複数の吸気ポート13を有する吸気通路12と、不図示の複数の排気ポートを有する排気通路とが形成されている。気筒群11のそれぞれでは、不図示のピストンが収納されて燃焼室が画定される。燃焼室は、吸気弁及び排気弁により開閉される。更にエンジン10には、図示しない点火プラグを備えている。また、エンジン10は、複数のピストンに連動したクランク軸14と、クランク軸14に連動し吸気弁又は排気弁を駆動するカム軸15とを備えている。また、クランク軸14の回転角を検出するクランク角センサ14aが設けられている。クランク角センサ14aによるクランク角検知の分解能は、例えば1度程度の高分解能であることが好ましいが、これに限定されない。
The
また、制御装置1は、燃料タンク21、低圧ポンプ22、プレッシャレギュレータ23、低圧燃料配管25、低圧デリバリパイプ26、及び燃圧センサ28を含む。
The control device 1 also includes a
燃料タンク21には、燃料であるガソリンが貯留されている。低圧ポンプ22は、燃料を加圧して低圧燃料配管25内に吐出する。プレッシャレギュレータ23は、低圧燃料配管25内に吐出される燃料を予め設定された低圧側の供給圧に調圧する。
The
低圧燃料配管25及び低圧デリバリパイプ26は、低圧ポンプ22から吐出された燃料をポート噴射弁群27に供給する低圧燃料通路の一例である。低圧ポンプ22により所定の圧力レベルまで加圧されプレッシャレギュレータ23により低圧側の供給圧に調圧された燃料は、低圧燃料配管25を介して低圧デリバリパイプ26に導入される。
The low-
ポート噴射弁群27は、低圧デリバリパイプ26に接続されており、気筒群11にそれぞれ対応した吸気ポート13内に燃料を噴射する。燃圧センサ28は、詳しくは後述するが、低圧デリバリパイプ26内の燃圧値を検出する。燃圧センサ28の検出値は、一定のサンプリング時間間隔でECU41に取得される。
The port
また、制御装置1は、高圧ポンプ31、高圧燃料配管35、高圧デリバリパイプ36、及び燃圧センサ38を含む。
The control device 1 also includes a
高圧ポンプ31は、低圧燃料配管25から分岐した分岐配管25aから燃料を吸入して、低圧ポンプ22からの供給圧レベルより高圧の高圧レベルに加圧する。分岐配管25aには、分岐配管25a内の燃圧脈動を抑制するパルセーションダンパ29が設けられている。
The
高圧ポンプ31は、具体的には、ポンプハウジング31hと、ポンプハウジング31h内を摺動可能なプランジャ31pと、ポンプハウジング31h及びプランジャ31p間で画定される加圧室31aとを含む。加圧室31aの容積は、プランジャ31pの変位に応じて変化する。加圧室31aには、後述する電磁弁32が開いた状態で、低圧ポンプ22により加圧された燃料が分岐配管25aを介して導入される。加圧室31a内の燃料は、プランジャ31pにより高圧に加圧されて高圧燃料配管35内に吐出される。
Specifically, the high-
エンジン10のカム軸15には、プランジャ31pを駆動するカムCPが装着されている。カムCPの形状は、角が丸められた略正方形である。また、高圧ポンプ31は、カムCPにより昇降されるフォロアリフタ31fと、フォロアリフタ31fをカムCP側に付勢するスプリング31gとを有している。フォロアリフタ31fにプランジャ31pが連動し、フォロアリフタ31fと共にプランジャ31pも昇降する。カム軸15は、チェーン又はベルトを介してクランク軸14に連動している。カム軸15及びカムCPは、クランク軸14の回転速度に対し1/2の回転速度で駆動される。
A cam CP for driving the plunger 31p is mounted on the
高圧ポンプ31の加圧室31aの燃料導入口部には、電磁弁32が設けられている。電磁弁32は、弁体32vと、弁体32vを駆動するコイル32cと、弁体32vを常に開方向に付勢するスプリング32kとを有している。コイル32cへの通電は、ECU41によりドライバ回路42を介して制御される。コイル32cが通電されると、弁体32vは、スプリング32kの付勢力に抗して低圧燃料配管25の分岐配管25aと加圧室31aとを遮断する。コイル32cが非通電の状態では、弁体32vは、スプリング32kの付勢力により開状態が維持される。
An
高圧ポンプ31と筒内噴射弁群37との間の高圧燃料配管35には、ばね付の逆止弁34が設けられている。逆止弁34は、高圧ポンプ31内の燃圧が高圧燃料配管35内の燃圧より所定の分だけ高くなったときに開く。
A high
高圧ポンプ31の吸入行程では、電磁弁32が開きプランジャ31pが下降して、燃料が低圧燃料配管25の分岐配管25aから加圧室31aに充填される。加圧行程では、電磁弁32が閉じプランジャ31pの上昇に伴い加圧室31aの容積が減少し、加圧室31a内の燃料が昇圧される。吐出行程では、加圧室31a内の燃圧による力が逆止弁34のばねの付勢力より大きくなったときに逆止弁34が開き、昇圧された燃料が高圧燃料配管35及び高圧デリバリパイプ36へ供給される。上述したようにプランジャ31pの昇降は、カムCPの回転により実現され、カムCPはカム軸15を介してクランク軸14に連動しているため、高圧ポンプ31はクランク軸14に連動して駆動される。
In the suction stroke of the high-
尚、ここでは電磁弁32は非通電で開いた状態となるが、これに限定されない。例えば電磁弁32は、コイル32c及びスプリング32kの付勢方向をそれぞれ逆向きにして、非通電で閉じた状態となるものであってもよい。この場合、燃料の吸入行程でコイル32cが通電され、加圧及び吐出行程で非通電になる。
In this case, the
高圧デリバリパイプ36には、高圧ポンプ31により加圧された高圧の燃料が高圧燃料配管35を介して蓄圧されている。高圧燃料配管35及び高圧デリバリパイプ36は、高圧ポンプ31から筒内噴射弁371〜374に高圧の燃料を供給する高圧燃料通路の一例である。
High pressure fuel pressurized by the
筒内噴射弁群37は、高圧デリバリパイプ36内から気筒111〜114のそれぞれの内部に所定の順序で高圧燃料を直接に噴射する。燃圧センサ38は、高圧デリバリパイプ36内の燃圧を検出し、燃圧センサ38の検出値は、一定のサンプリング時間間隔でECU41により取得される。
The in-cylinder
ECU41は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)を含む。ECU41は、ROM内に予め格納された制御プログラムに従って、センサからの情報や予めROMに格納されている情報等に基づいて、後述するポート噴射制御を実行する。この制御は、CPU、ROM、及びRAMにより機能的に実現される、要求噴射量算出部、取得部、記憶部、算出部、目標通電期間換算部、噴射制御部、検出値取得部、モデル算出部、吐出回数記憶部、脈動判定部、及び噴射開始判定部により実行される。詳しくは後述する。
The
ECU41は、エンジン10の運転状態に基づいて、ポート噴射弁群27へのそれぞれに要求される燃料の要求噴射量を算出する。更にECU41は、要求噴射量に対応するポート噴射弁群27への各通電期間を算出して、所定のクランク角間隔でポート噴射弁群27のそれぞれが所定の順に、算出された通電期間だけ通電する。これにより、要求噴射量に対応した噴射量でポート噴射が実現される。筒内噴射弁群37も同様である。
The
これらの各燃料噴射弁の開弁期間は、燃料噴射弁の電磁コイルへの通電期間に比例する。従って、ECU41は、燃圧センサ28の検出値に基づいて、要求噴射量に応じたポート噴射弁群27の各通電期間を算出する。同様に、ECU41は、燃圧センサ38の検出値に基づいて、要求噴射量に応じた筒内噴射弁群37の各通電期間を算出する。ECU41は、算出された通電期間に従って、ドライバ回路42に指令を出す。ドライバ回路42は、ECU41からの指令に従って、ポート噴射弁群27及び筒内噴射弁群37のそれぞれを算出された通電期間だけ通電する。このようにして、各燃料噴射弁の燃料噴射量が制御されている。
The opening period of each fuel injection valve is proportional to the energization period to the electromagnetic coil of the fuel injection valve. Therefore, the
次に、高圧ポンプ31に起因して発生する燃圧脈動について説明する。図2は、燃圧の波形図である。縦軸は燃圧、横軸はエンジン回転数を示す。図2に示すように、エンジン回転数域には、低圧燃料配管25及び低圧デリバリパイプ26内で燃圧脈動の振幅が他の域よりも増大する脈動増大域が含まれる。脈動増大域は、例えばエンジン回転数が800〜1400rpmまでであるが、これに限定されない。
Next, fuel pressure pulsation caused by the
このように燃圧脈動の振幅が増大する理由は以下のようなものが考えられる。エンジン回転数の所定の領域では、筒内噴射弁群37は用いられずポート噴射弁群27による燃料噴射が実施される。その間では、筒内噴射弁群37は用いられないため電磁弁32が開状態に維持されつつ、プランジャ31pはエンジン10の動力により昇降を繰り返す。このため、低圧燃料配管25及び加圧室31a間で燃料の吸入及び吐出が繰り返され、これにより脈動の振幅が増大して、低圧デリバリパイプ26にまで伝播するからである。また、このような燃圧脈動の振動数とパルセーションダンパ29の固有振動数とが一致して共振すると、燃圧脈動の振幅が更に増大するからである。
The reason why the amplitude of the fuel pressure pulsation increases as described above can be considered as follows. In a predetermined region of the engine speed, the in-cylinder
図3は、燃圧脈動の波形とポート噴射弁による通電期間の一例を示したグラフである。縦軸は燃圧、横軸は時間を示す。図3は、エンジン回転数が上述した脈動増大域に属した状態での脈動の波形を示している。ここで燃圧値PAは、通電中、即ち、ポート噴射期間中での実際の燃圧値であり、検出値PSは、ECU41が取得した燃圧センサ28の検出値である。一般的に、ポート噴射の開始前に取得された検出値PSに基づいて、ポート噴射の通電期間が算出されてポート噴射量が制御される。この理由は、ECU41は、ポート噴射が開始タイミングに至る前に、取得した燃圧センサ28の検出値に基づいて通電期間の算出を完了しておく必要があるからである。また、ECU41は燃圧センサ28の検出値を一定のサンプリング時間間隔でしか取得できないからである。しかしながら、エンジン回転数が上述した脈動増大域に属している場合には燃圧が短時間で変動し、また噴射中であっても変動するため、図3に示すように検出値PSと燃圧値PAとの差が大きくなる場合がある。このため、検出値PSに基づいて通電期間を算出すると、精度よくポート噴射量を制御できない可能性がある。
FIG. 3 is a graph showing an example of the waveform of the fuel pressure pulsation and the energization period by the port injection valve. The vertical axis represents fuel pressure, and the horizontal axis represents time. FIG. 3 shows a pulsation waveform in a state where the engine speed belongs to the above-described pulsation increasing region. Here, the fuel pressure value PA is an actual fuel pressure value during energization, that is, during the port injection period, and the detection value PS is a detection value of the
本実施例では、ECU41は、後述するモデル式を含む算出式に基づいて、ポート噴射弁の目標通電期間を算出する。これにより、燃圧脈動が発生している場合であっても、ポート噴射弁群27の各噴射量を精度よく制御できる。最初にモデル式について説明する。尚、以下の説明において、特段の断りがない限り、「検出値」は、燃圧センサ28の検出値を意味する。
In the present embodiment, the
上述したように、ECU41は、一定のサンプリング時間間隔で検出値を取得する。図4Aは、ECU41が取得した複数の検出値を示したグラフである。図4Bは、複数の検出値に基づいてモデル化された脈動を示したグラフである。図4A及び図4Bでは、縦軸は燃圧であり横軸はクランク角である。脈動のモデル式は、以下のように表される。
このように燃圧脈動を、三角関数を用いた式によりモデル化できる理由は、上述したように脈動は高圧ポンプ31のカムCPの回転に起因して周期的に変化するものだからである。ここで、中心燃圧値Pc、振幅A、及び初期位相Bについては、詳しくは後述するが、燃圧センサ28の検出値等に基づいてECU41により算出される。
The reason why the fuel pressure pulsation can be modeled by an equation using a trigonometric function is that the pulsation periodically changes due to the rotation of the cam CP of the high-
吐出回数cについては、ECU41のROMに予め記憶されている。ここで吐出回数cは、高圧ポンプ31のカムCPの形状により定まる。本実施例の場合、カムCPの形状は角が丸められた略正方形である。このため、クランク角360度当たりにカムCPは180度回転して2回燃料を吐出する。従って本実施例では、吐出回数cは2である。ECU41のROMは、クランク角360度当たりのカムCPによる燃料の吐出回数cが記憶されている吐出回数記憶部の一例である。尚、角が丸められた略正三角形のカムの場合は、クランク角360度当たりにカムは180度回転し、吐出回数cは1.5である。略楕円形のカムの場合は、クランク角360度当たりの吐出回数cは1である。
The number of discharges c is stored in advance in the ROM of the
次に、ポート噴射制御について説明する。図5は、ポート噴射制御の一例を示すフローチャートである。尚、以降の説明において、「前々回値」、「前回値」、及び「今回値」とは、それぞれ、ECU41が前々回、前回、及び今回それぞれ取得した燃圧センサ28の検出値を意味する。また、「次回値」とは、ECU41が次回に取得予定の燃圧センサ28の検出値を意味する。
Next, port injection control will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of port injection control. In the following description, “previous value”, “previous value”, and “current value” mean the detected values of the
ECU41は、クランク角センサ14aに基づいて算出したエンジン回転数[rpm]が所定の閾値未満であるか否かを判定する(ステップS1)。ここで閾値は、ポート噴射が要求され得るエンジン回転数の上限に規定されており、上述した脈動増大域でのエンジン回転数よりも大きい値に設定されている。否定判定の場合には、ポート噴射は実行されないとして本制御は終了する。
The
ステップS1で肯定判定の場合、ECU41は所定数の検出値を取得してRAMに記憶させる(ステップS2)。RAMに既に取得された所定数の検出値が記憶されている場合には、新たに取得された検出値から順に更新される。所定数とは、詳しくは後述するが、中心燃圧値Pcの算出に必要となる検出値の数である。また、ステップS2の処理は、振幅A及び初期位相Bの算出のためにも実行される。ステップS2で取得されて記憶される検出値には、少なくとも2つの直近の検出値である前回値及び今回値が含まれる。ステップS2の処理は、燃圧センサ28の検出値を一定のサンプリング時間間隔で取得する取得部が実行する処理の一例である。
If the determination in step S1 is affirmative, the
次に、ECU41は、ステップS2でRAMに記憶された、少なくとも前回値及び今回値に基づいて脈動の中心燃圧値Pcを算出する中心燃圧算出処理を実行する(ステップS3)。従って、エンジン回転数が上述した脈動増大域に属さない場合であっても、中心燃圧算出処理が実行される。エンジン回転数が脈動増大域に属した場合に、直ちにモデル式(3)の各項を算出できるようにするためである。ステップS3の処理、及び後述するステップS11及び12の処理は、少なくとも前回及び今回取得された検出値に基づいて、中心燃圧値Pc、振幅A、及び初期位相Bを算出するモデル算出部が実行する処理の一例である。詳しくは後述する。
Next, the
エンジン10の運転状態、具体的にはエンジン回転数や、吸入空気量、アクセル開度等に基づいてポート噴射弁群27のそれぞれに要求される燃料の要求噴射量Q[mL]を算出する(ステップS4)。ステップS4の処理は、エンジン10の状態に基づいて、ポート噴射弁群27のそれぞれに要求される要求噴射量Qを算出する要求噴射量算出部が実行する処理の一例である。
A required fuel injection amount Q [mL] required for each of the port
次に、次回噴射予定のポート噴射弁の噴射の終了が予定されている終了クランク角θeを取得する(ステップS5)。終了クランク角θeは、エンジン10の運転状態に応じて設定され、RAMに記憶されている。また、終了クランク角θeは、ポート噴射弁271〜274毎に異なっている。
Next, to obtain the finished crank angle theta e the end of the injection port injector next injection schedule is scheduled (step S5). End crank angle theta e is set according to the operating state of the
ECU41は、クランク角センサ14aからの出力値に基づいて、ステップS2で取得された今回値の取得時点でのクランク角をRAMに記憶する(ステップS7)。新たな検出値が取得されるたびに、今回値の取得時点でのクランク角が更新される。次にECU41は、算出された直近のエンジン回転数に基づいて、ROMに予め記憶されているサンプリング時間間隔をクランク角に換算する(ステップS8)。エンジン回転数を考慮する理由は、サンプリング時間間隔は一定であるがエンジン回転数は変動するからである。次にECU41は、今回値の取得時点でのクランク角にサンプリング時間間隔に対応するクランク角を加算して、次回値の取得予定の時点でのクランク角として算出する(ステップS9)。
Based on the output value from the
次にECU41は、次回値の取得予定の時点でのクランク角に基づいて、ステップS5で取得した終了クランク角θeから、算出され得る通電期間の最大値に対応するクランク角範囲だけ遡ったクランク角を、仮開始クランク角θspとし、仮開始クランク角θspが次回値の取得予定時点でのクランク角前にあるか否かを判定する(ステップS10)。仮開始クランク角θspとは、終了クランク角θeから仮に通電期間が最大となる場合でのポート噴射弁の仮の噴射の開始予定タイミングに対応したクランク角である。ステップS7〜S9の処理は、ステップS10の判定処理を実行するために必要な処理である。ステップS10で否定判定の場合には、再度ステップS1以降の処理が実行されて、中心燃圧算出処理が継続される。 Then ECU41, based on the crank angle at the time of acquisition schedule the next value, crank from the end crank angle theta e obtained in step S5, predated by crank angle range corresponding to the maximum value of the energization period may be calculated The angle is set as the temporary start crank angle θsp, and it is determined whether or not the temporary start crank angle θsp is before the crank angle at the time when the next value is scheduled to be acquired (step S10). The temporary start crank angle θ sp is a crank angle corresponding to a scheduled start timing of temporary injection of the port injection valve when the energization period is temporarily maximized from the end crank angle θ e . The processes in steps S7 to S9 are necessary for executing the determination process in step S10. If a negative determination is made in step S10, the processes after step S1 are executed again, and the central fuel pressure calculation process is continued.
次にECU41は、エンジン回転数が上述した脈動増大域に属するか否かを判定する(ステップS10a)。脈動増大域は、予め実験により算出されROMに記憶されている。ステップS10aの処理は、クランク角センサ14aの出力に基づいて算出されるエンジン回転数が、他の回転数域よりも脈動が増大する脈動増大域内に属するか否かを判定する脈動判定部が実行する処理の一例である。
Next, the
ステップS10aで否定判定の場合には、燃圧は大きくは変動しないとして、ECU41は、上述したモデル式(3)は用いずに、式(4)に基づいて、ポート噴射弁の目標通電期間τを算出する目標通電期間算出処理を実行する(ステップS10b)。
脈動の振幅が比較的小さい場合には、噴射開始直前の検出値とポート噴射中での燃圧値との差も小さいため、上述したモデル式(3)を用いなくても、適切な目標通電期間を算出できる。また、モデル式(3)を用いないため、処理負荷の増大が抑制される。 When the amplitude of the pulsation is relatively small, the difference between the detected value immediately before the start of injection and the fuel pressure value during port injection is also small, so an appropriate target energization period can be obtained without using the above-described model equation (3). Can be calculated. Moreover, since the model formula (3) is not used, an increase in processing load is suppressed.
ステップS10aで肯定判定の場合には、ECU41は、ステップS2でRAMに記憶された、少なくとも前回値及び今回値に基づいて、脈動の振幅Aを算出する振幅算出処理を実行する(ステップS11)。次に、ECU41は、ステップS2でRAMに記憶された、少なくとも前回値及び今回値の一方に基づいて、初期位相Bを算出する位相算出処理を実行する(ステップS12)。振幅算出処理及び位相算出処理については詳しくは後述する。以上のように、ステップS3、S11、及びS12の処理に基づいて、モデル式(3)の各項が算出される。
If the determination in step S10a is affirmative, the
次にECU41は、後述する算出式に基づいて、ポート噴射弁の目標通電期間τを算出する目標通電期間算出処理を実行する(ステップS13)。ステップS13での処理では、上述した式(4)は用いずに、モデル式(3)を含む算出式に基づいて目標通電期間τが算出される。詳しくは後述する。
Next, the
次にECU41は、クランク角センサ14aの検出値に基づいて、現時点でのクランク角が開始クランク角θsに到達したか否かを判定する(ステップS14)。ステップS14で否定判定の場合には、再度ステップS14の処理が実行される。ステップS14で肯定判定の場合には、ECU41は、噴射予定のポート噴射弁をステップS13で算出された目標通電期間τだけ通電してポート噴射を実行する(ステップS15)。ステップS15の処理は、ポート噴射弁を目標通電期間τだけ通電することにより燃料噴射を実行する噴射制御部が実行する処理の一例である。このようにしてポート噴射制御が実行される。
Then ECU41 determines, based on the value detected by the
次に、ステップS13での目標通電期間算出処理について説明する。本制御では、モデル式(3)を含む以下の算出式(5)に基づいて、任意のクランク角範囲でポート噴射弁が仮に燃料を噴射した場合での仮噴射量Qp[mL]が算出される。
尚、算出式(5)は、以下のようにして導かれる。上述した式(4)により、単位分当たりの噴射量は、k√Pと表すことができる。上述したモデル式(3)とエンジン回転数Neとを用いると、単位クランク角当たりの噴射量は、{k/(360・Ne)}×√P(θ)と表すことができる。ここで、(360・Ne)は、単位分当たりのクランク軸14の回転角度[deg]を意味する。従って、単位クランク角当たりの噴射量を示す式を任意のクランク角範囲で積分することにより、そのクランク角範囲での噴射量を算出できる。算出式(5)は、ECU41のROMに記憶されている。従ってECU41のROMは、任意のクランク角範囲でポート噴射弁が仮に燃料噴射した場合での仮噴射量を算出でき、脈動をモデル化した式(1)を含む式(2)を記憶した記憶部の一例である。
The calculation formula (5) is derived as follows. According to the above-described equation (4), the injection amount per unit can be expressed as k√P. Using the above-described model equation (3) and the engine speed Ne, the injection amount per unit crank angle can be expressed as {k / (360 · Ne)} × √P (θ). Here, (360 · Ne) means the rotation angle [deg] of the crankshaft 14 per unit. Therefore, by integrating the expression indicating the injection amount per unit crank angle in an arbitrary crank angle range, the injection amount in the crank angle range can be calculated. The calculation formula (5) is stored in the ROM of the
ここで、ポート噴射弁への要求噴射量Qに対応する目標通電期間τを算出するためには、算出式(5)により算出される仮噴射量が要求噴射量Qとなる場合での開始クランク角θs及び終了クランク角θeがわかればよい。本実施例ではステップS5で終了クランク角θeは取得済みであるため、開始クランク角θsが算出できればよい。従って、以下の式が成立する場合での開始クランク角θsを算出することが考えられる。
図6は、目標通電期間算出処理の一例を示したフローチャートである。ECU41は、上述の算出式(5)に基づいて、基準クランク角θBから、ステップS5で取得された終了クランク角θeまでのクランク角範囲で、次回噴射予定のポート噴射弁が仮に燃料を噴射した場合での仮噴射量Qeを算出する(ステップS21)。仮噴射量Qeは以下の積分の式で表すことができる。
次に、ECU41は、基準クランク角θBから終了クランク角θeまでの仮噴射量Qeから、仮噴射量Qsを減算した値が、ステップS4で算出された要求噴射量Qと等しくなる場合での開始クランク角θsを算出する(ステップS22)。即ち、以下の式が成立する場合での開始クランク角θsが算出される。
図7(A)〜7(C)は、燃圧波形と要求噴射量Qと仮噴射量Qs及びQeとを示したグラフである。図7(A)〜7(C)は、これらの関係の理解を容易にするためのグラフである。図7(A)〜7(C)の横軸はクランク角であり、図7(A)の縦軸は燃圧、図7(B)及び7(C)の縦軸は噴射量[mL]である。図7(B)では仮噴射量Qeを、図7(C)では仮噴射量Qs及び要求噴射量Qを、それぞれ面積で示している。図7(B)及び7(C)に示した噴射量は、単位クランク角毎の噴射量をクランク角範囲で積算した総噴射量を示している。図7(B)及び図7(C)に示すように、上記の式(7)が成立する場合での終了クランク角θeは、ポート噴射弁が要求噴射量Qだけ噴射する場合での終了クランク角である。尚、図7(A)では、仮噴射量Qs及びQeの算出に用いられる、開始クランク角θsに最も近いエンジン回転数Neが算出されるタイミングを例示している。 FIGS. 7A to 7C are graphs showing the fuel pressure waveform, the required injection amount Q, and the temporary injection amounts Q s and Q e . 7A to 7C are graphs for facilitating understanding of these relationships. The horizontal axis in FIGS. 7A to 7C is the crank angle, the vertical axis in FIG. 7A is the fuel pressure, and the vertical axis in FIGS. 7B and 7C is the injection amount [mL]. is there. Figure 7 (B) the provisional injection amount Q e, FIG. 7 (C) in the temporary injection amount Q s and the required injection amount Q, are shown in the area, respectively. The injection amounts shown in FIGS. 7B and 7C indicate the total injection amount obtained by integrating the injection amount for each unit crank angle in the crank angle range. As shown in FIG. 7 (B) and FIG. 7 (C), the ends crank angle theta e in the case where the above equation (7) is satisfied, it ends in the case where the port injection valve to inject only the required injection amount Q It is a crank angle. FIG. 7A illustrates the timing at which the engine speed Ne closest to the start crank angle θ s used for calculating the temporary injection amounts Q s and Q e is calculated.
次にECU41は、終了クランク角θeから算出された開始クランク角θsまでのクランク角範囲を、目標通電期間τ[ms]に換算する(ステップS23)。具体的には、以下の式に基づいて目標通電期間τが算出される。
このように、燃圧の脈動を考慮したモデル式(3)を含む算出式(5)に基づいて、要求噴射量Qに対応する目標通電期間τが算出される。このため、エンジン回転数が脈動増大域内に属する場合であっても、目標通電期間τを精度よく算出でき、これによりポート噴射量を精度よく制御することができる。従って、空燃比を精度よく制御することができる。 In this way, the target energization period τ corresponding to the required injection amount Q is calculated based on the calculation formula (5) including the model formula (3) considering the pulsation of the fuel pressure. For this reason, even when the engine speed belongs to the pulsation increasing region, the target energization period τ can be calculated with high accuracy, and thereby the port injection amount can be controlled with high accuracy. Therefore, the air-fuel ratio can be controlled with high accuracy.
また、基準クランク角θBを用いて表すことができる2つの仮噴射量Qs及びQeに基づいて終了クランク角θeが算出されるため、ECU41の処理負荷の増大が抑制されている。
Further, since the end crank angle θ e is calculated based on the two temporary injection amounts Q s and Q e that can be expressed using the reference crank angle θ B , an increase in the processing load of the
また、上述したように、ステップS6及びS10で肯定判定の場合にのみモデル式(3)の各項が算出されて、算出式(5)に基づいて目標通電期間が算出される。このため、必要な場合にのみ算出式(5)に基づいて目標通電期間が算出され、ECU41の処理負荷の増大が抑制されている。
Further, as described above, each term of the model formula (3) is calculated only in the case of an affirmative determination in steps S6 and S10, and the target energization period is calculated based on the calculation formula (5). For this reason, the target energization period is calculated based on the calculation formula (5) only when necessary, and an increase in the processing load on the
次に、中心燃圧算出処理について説明する。ECU41は、ステップS2で取得された前々回値、前回値、及び今回値と、サンプリング時間間隔に対応するクランク角とに基づいて、中心燃圧値Pcを算出する。ここで、サンプリング時間間隔に対応するクランク角t[deg]とし、係数aとすると、前々回値P1[kPa]、前回値P2[kPa]、及び今回値P3[kPa]のそれぞれは以下の式で表される。
P1=Asin(a)+Pc
P2=Asin(a+t)+Pc
P3=Asin(a+2t)+Pc
上記の3つの式により、係数aを前々回値P1、前回値P2、及び今回値P3、及びクランク角tにより表し、算出された係数aを上記の3つの式の何れかに代入することにより、中心燃圧値Pcを算出できる。尚、サンプリング時間間隔に対応するクランク角tは、上述したステップS8の手法により算出される。
Next, the center fuel pressure calculation process will be described. The
P 1 = Asin (a) + P c
P 2 = Asin (a + t) + P c
P 3 = Asin (a + 2t) + P c
The coefficient a is represented by the previous value P 1 , the previous value P 2 , the current value P 3 , and the crank angle t by the above three expressions, and the calculated coefficient a is substituted into any of the above three expressions. Thus, the central fuel pressure value Pc can be calculated. Note that the crank angle t corresponding to the sampling time interval is calculated by the method of step S8 described above.
また、検出値のなまし値を中心燃圧値Pcとして算出してもよい。なまし値は、今回値と、前回算出されたなまし値と、なまし係数とにより算出される。前回算出されたなまし値は、前回値に基づいて算出される。このため、今回算出されるなまし値は、今回値及び前回値に基づいて算出される。また、今回初めてなまし値が算出され、前回算出されたなまし値が存在しない場合には、前回算出されたなまし値として前回値を用いる。従って、検出値のなまし値を中心燃圧値Pcとして算出する場合には、ステップS2の所定数は2以上であればよい。 Further, the smoothed value of the detected value may be calculated as the central fuel pressure value Pc . The annealing value is calculated from the current value, the previously calculated annealing value, and the annealing coefficient. The previously calculated annealing value is calculated based on the previous value. For this reason, the annealing value calculated this time is calculated based on the current value and the previous value. In addition, when the annealing value is calculated for the first time this time and there is no previously calculated annealing value, the previous value is used as the previously calculated annealing value. Therefore, when the smoothed value of the detected value is calculated as the central fuel pressure value Pc, the predetermined number in step S2 may be two or more.
また、取得した検出値の平均値を中心燃圧値Pcとして算出してもよい。例えば、算出に用いられる検出値のサンプル数は、脈動の略1周期分の期間に取得される検出値の数に対応するように、エンジン回転数が増大するにつれてサンプル数が減少するマップに基づいて設定してもよい。この場合、ステップS2の所定数は少なくとも2以上である。 Moreover, you may calculate the average value of the acquired detected value as the center fuel pressure value Pc . For example, the number of samples of detection values used for calculation is based on a map in which the number of samples decreases as the engine speed increases so as to correspond to the number of detection values acquired during a period of approximately one cycle of pulsation. May be set. In this case, the predetermined number in step S2 is at least two.
次に、振幅算出処理について説明する。今回値Pn及び前回値Pn−1が取得された時点でのそれぞれのクランク角をθn及びθn−1とすると、以下の式で表すことができる。
ここで、サンプリング時間間隔に対応するクランク角θAD[deg]に関して、θAD=θn−θn−1と表すことができる。従って、式(11)及び(12)に基づいて、振幅Aは以下のように表すことができる。
次に、位相算出処理について説明する。ECU41は、式(13)と式(11)とに基づいて算出される以下の式(14)に基づいて、初期位相Bの2つの候補B+及びB−を算出する。
ここで、初期位相Bの真の解は、式(15)に基づいて判定される。
尚、式(15)において、不等号の向きを逆にしてもよい。この場合、式(15)が成立する場合には候補B−が、不成立の場合には候補B+が初期位相Bとして特定される。また、式(15)において、候補B+の代わりに候補B−を用いてもよく、この場合も、式(15)が成立する場合には候補B−が、不成立の場合には候補B+が初期位相Bとして特定される。また、式(15)においては、前回値Pn−1及びクランク角θn−1の代わりに、今回値Pn及びクランク角θnを用いてもよい。従って、ECU41は、前回値Pn−1及び今回値Pnの一方と、一方が取得された時点でのクランク角と、吐出回数cと、算出された振幅Aと、算出された中心燃圧値Pcとに基づいて、初期位相Bを算出する。
In equation (15), the direction of the inequality sign may be reversed. In this case, the candidate if the expression (15) is satisfied B - is, in the case of not satisfied candidate B + is identified as the initial phase B. In the equation (15), the candidate B − may be used instead of the candidate B + . In this case, the candidate B − is satisfied when the equation (15) is satisfied, and the candidate B + is satisfied when the equation (15) is not satisfied. Is identified as the initial phase B. In the formula (15), in place of the previous value P n-1 and the crank angle theta n-1, may be used current value P n and the crank angle theta n. Therefore, the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1 制御装置(内燃機関の制御装置)
10 エンジン(内燃機関)
11 気筒群
111〜114 気筒
14 クランク軸
14a クランク角センサ
15 カム軸
22 低圧ポンプ
25 低圧燃料配管(低圧燃料通路)
26 低圧デリバリパイプ(低圧燃料通路)
27 ポート噴射弁群
271〜274 ポート噴射弁
28 燃圧センサ
31 高圧ポンプ
35 高圧燃料配管(高圧燃料通路)
36 高圧デリバリパイプ(高圧燃料通路)
37 筒内噴射弁群
41 ECU(要求噴射量算出部、取得部、記憶部、算出部、目標通電期間換算部、噴射制御部、検出値取得部、脈動判定部)
CP カム
1 Control device (control device for internal combustion engine)
10 Engine (Internal combustion engine)
11 Cylinder Group 111-114 Cylinder 14
26 Low pressure delivery pipe (low pressure fuel passage)
27 Port injection valve group 271 to 274
36 High pressure delivery pipe (high pressure fuel passage)
37 In-cylinder
CP cam
Claims (1)
前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、
燃料を加圧する低圧ポンプと、
前記低圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記ポート噴射弁に供給する低圧燃料通路と、
前記内燃機関に連動して駆動され、前記低圧燃料通路から供給された燃料を更に加圧し、前記低圧燃料通路内に燃圧の脈動を発生させる高圧ポンプと、
前記低圧燃料通路から分岐し、前記高圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記筒内噴射弁に供給する高圧燃料通路と、
前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサと、
前記低圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサと、
前記燃圧センサの検出値を一定のサンプリング時間間隔で取得する検出値取得部と、
前記内燃機関の状態に基づいて、前記ポート噴射弁に要求される要求噴射量を算出する要求噴射量算出部と、
前記ポート噴射弁の燃料噴射の終了予定タイミングに対応したクランク角である終了クランク角を取得する取得部と、
前記クランク角センサの出力に基づいて算出される前記内燃機関の回転数が、前記内燃機関の他の回転数域よりも前記脈動が増大する脈動増大域内に属するか否かを判定する脈動判定部と、
前記脈動をモデル化した式(1)を含み、任意のクランク角範囲で前記ポート噴射弁が仮に燃料噴射した場合での仮噴射量を算出できる式(2)を記憶した記憶部と、
前記脈動判定部で肯定判定がなされた場合には、取得された前記終了クランク角と前記式(2)に基づいて、前記脈動の初期位相に対応した基準クランク角から前記終了クランク角までの仮噴射量から、前記基準クランク角から前記ポート噴射弁の燃料噴射の開始予定タイミングに対応したクランク角である開始クランク角までの仮噴射量を減算した値が、前記要求噴射量に等しいとみなした場合での、前記開始クランク角を算出し、前記脈動判定部で否定判定がなされた場合には、取得された前記終了クランク角と、前記要求噴射量と、前記終了クランク角から前記ポート噴射弁の目標通電期間がとり得る最大値に対応するクランク角範囲だけ遡ったクランク角の直前に取得された前記検出値と、に基づいて、前記開始クランク角を算出する算出部と、
前記開始クランク角から前記終了クランク角までのクランク角範囲を目標通電期間に換算する目標通電期間換算部と、
前記ポート噴射弁を前記目標通電期間だけ通電することにより燃料噴射を実行する噴射制御部と、を備えた内燃機関の制御装置。
An in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
A port injection valve for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine;
A low pressure pump for pressurizing the fuel;
A low pressure fuel passage for supplying fuel pressurized by the low pressure pump to the plurality of port injection valves;
A high-pressure pump that is driven in conjunction with the internal combustion engine, further pressurizes the fuel supplied from the low-pressure fuel passage, and generates a pulsation of fuel pressure in the low-pressure fuel passage;
A high-pressure fuel passage branched from the low-pressure fuel passage and supplying fuel pressurized by the high-pressure pump to the plurality of in-cylinder injection valves;
A crank angle sensor for detecting a crank angle of the internal combustion engine;
A fuel pressure sensor for detecting a fuel pressure in the low pressure fuel passage;
A detection value acquisition unit for acquiring the detection value of the fuel pressure sensor at a constant sampling time interval;
A required injection amount calculation unit that calculates a required injection amount required for the port injection valve based on the state of the internal combustion engine;
An acquisition unit that acquires an end crank angle that is a crank angle corresponding to a scheduled end timing of fuel injection of the port injection valve;
A pulsation determining unit that determines whether or not the rotational speed of the internal combustion engine calculated based on the output of the crank angle sensor belongs to a pulsation increasing region where the pulsation increases compared to other rotational speed regions of the internal combustion engine. When,
A storage unit that stores an equation (2) that includes an equation (1) that models the pulsation, and that can calculate a provisional injection amount when the port injector temporarily injects fuel in an arbitrary crank angle range;
If an affirmative determination is made by the pulsation determining unit, based on the acquired end crank angle and the expression (2), a temporary crank angle from the reference crank angle corresponding to the initial phase of the pulsation to the end crank angle is determined. The value obtained by subtracting the temporary injection amount from the reference crank angle to the start crank angle that is the crank angle corresponding to the scheduled fuel injection start timing of the port injector from the injection amount is regarded as equal to the required injection amount. When the start crank angle is calculated and the pulsation determining unit makes a negative determination, the port injection valve is calculated from the acquired end crank angle, the required injection amount, and the end crank angle. The start crank angle is calculated based on the detected value acquired immediately before the crank angle that is back by the crank angle range corresponding to the maximum value that the target energization period can take. A calculation unit,
A target energization period conversion unit that converts a crank angle range from the start crank angle to the end crank angle into a target energization period;
An internal combustion engine control apparatus comprising: an injection control unit that performs fuel injection by energizing the port injection valve for the target energization period.
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