JP2021156180A - Throttle control device - Google Patents

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Abstract

To accurately limit output of an engine.SOLUTION: An engine control unit 30 sets a required load factor KL* as a value of a command load factor KLc when the required load factor KL* calculated from engine speed NE and accelerator pedal operation amount ACC reaches a value equal to or lower than a load factor limit value KLr calculated as a load factor at which shaft output of an engine reaches an output limit value, and sets the load factor limit value KLr as a value of the command load factor KLc when the required load factor KL* reaches a value exceeding the load factor limit value KLr. The engine control unit 30 calculates a throttle opening that can obtain a load factor corresponding to the value of the command load factor KLc as a value of a target opening TA*.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、エンジンのスロットルバルブの開度を制御するスロットル制御装置に関する。 The present invention relates to a throttle control device that controls the opening degree of the throttle valve of an engine.

車載等のエンジンでは、スロットルバルブの開度制御を通じて、燃焼毎に気筒に流入する空気量であるシリンダ流入吸気量を調整している。スロットルバルブの開度制御は、アクセルペダル操作量からスロットルバルブ通過後の吸気の圧力の、すなわちスロットル下流圧の要求値である要求スロットル下流圧PM*を求めるとともに、その要求スロットル下流圧PM*から目標開度TA*を決定することで行われている。 In an in-vehicle engine or the like, the cylinder inflow intake amount, which is the amount of air flowing into the cylinder for each combustion, is adjusted by controlling the opening degree of the throttle valve. In the throttle valve opening control, the intake pressure after passing the throttle valve, that is, the required throttle downstream pressure PM *, which is the required value of the throttle downstream pressure, is obtained from the accelerator pedal operation amount, and the required throttle downstream pressure PM * is used. This is done by determining the target opening TA *.

スロットル開度が大きい大開度領域では、スロットルバルブを通過する吸気の流量のスロットル開度に対する感度が低くなることから、シリンダ流入吸気量の変更に必要なスロットル開度の変更量が増加する。そのため、大開度領域では、スロットル開度の大幅な変更が頻繁に行われる、いわゆるスロットルハンチングが発生し易くなる。 In the large opening region where the throttle opening is large, the sensitivity of the flow rate of the intake air passing through the throttle valve to the throttle opening becomes low, so that the amount of change in the throttle opening required for changing the cylinder inflow intake amount increases. Therefore, in the large opening region, so-called throttle hunting, in which the throttle opening is frequently changed, is likely to occur.

これに対して、従来、特許文献1には、要求スロットル下流圧PM*が規定の圧力P1以上の場合には、式(1)に従って目標開度TA*を演算するスロットル制御装置が提案されている。式(1)における「TAwot」は、スロットル下流圧を上記規定の圧力P1とするために必要なスロットル開度を表している。また、式(1)における「ΔTC」は、式(2)により求められる補正開度である。なお、式(2)における「CD」は、エンジン回転数NEに応じて決定される係数であり、スロットル開度の変化に対するスロットル下流圧の変化の割合がスロットルハンチングを抑制可能な範囲の下限値となるようにその値が定められている。 On the other hand, conventionally, Patent Document 1 proposes a throttle control device that calculates a target opening degree TA * according to the equation (1) when the required throttle downstream pressure PM * is equal to or higher than the specified pressure P1. There is. “TAwot” in the equation (1) represents the throttle opening required to set the throttle downstream pressure to the pressure P1 specified above. Further, "ΔTC" in the equation (1) is a correction opening degree obtained by the equation (2). Note that "CD" in equation (2) is a coefficient determined according to the engine speed NE, and the ratio of the change in throttle downstream pressure to the change in throttle opening is the lower limit of the range in which throttle hunting can be suppressed. The value is set so as to be.

Figure 2021156180
Figure 2021156180

特開2006−118373号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-118373

ところで、法規制や税制区分などの事情により、エンジンの軸出力を一定の値以下の範囲に制限する場合がある。こうした軸出力の制限を、スロットル開度の制御で行うことを考える。例えば、エンジンの運転状況に拘らず、軸出力が制限値以下となるスロットル開度の範囲の上限値を求め、その上限値を超えないようにスロットル開度の上限ガードを施せば、軸出力を制限値以下に制限できる。ただし、スロットル開度とシリンダ流入吸気量との関係は、エンジン回転数等により変化するため、軸出力が制限値に達するスロットル開度もエンジン回転数等により変化する値となる。そのため、単にスロットル開度の上限ガードだけでは、軸出力が不要に制限される虞がある。 By the way, the shaft output of the engine may be limited to a range below a certain value due to circumstances such as legal regulations and tax classification. Consider limiting the shaft output by controlling the throttle opening. For example, regardless of the operating condition of the engine, if the upper limit value of the throttle opening range in which the shaft output is equal to or less than the limit value is obtained and the upper limit guard of the throttle opening is applied so as not to exceed the upper limit value, the shaft output can be increased. It can be limited to the limit value or less. However, since the relationship between the throttle opening and the cylinder inflow intake amount changes depending on the engine speed or the like, the throttle opening at which the shaft output reaches the limit value also changes depending on the engine speed or the like. Therefore, there is a possibility that the shaft output is unnecessarily limited only by the upper limit guard of the throttle opening.

上記課題を解決するスロットル制御装置は、エンジンの吸気通路に設置されたスロットルバルブの開度であるスロットル開度を制御する装置であって、アクセルペダル操作量とエンジン回転数とに基づきエンジンの要求負荷率を演算する要求負荷率演算処理と、エンジン回転数に基づき、エンジンの軸出力が既定の出力制限値となるエンジンの負荷率を負荷率制限値の値として演算する負荷率制限値演算処理と、要求負荷率が負荷率制限値以下の値となる場合には要求負荷率の値を指令負荷率の値として設定するとともに、要求負荷率が負荷率制限値を超える値となる場合には同負荷率制限値の値を指令負荷率の値として設定する指令負荷率設定処理と、指令負荷率の値分の負荷率が得られるスロットル開度を目標開度の値として演算する目標開度演算処理と、スロットル開度を目標開度とすべくスロットルバルブを駆動するスロットル駆動処理と、を行っている。 The throttle control device that solves the above problems is a device that controls the throttle opening, which is the opening of the throttle valve installed in the intake passage of the engine, and is required by the engine based on the accelerator pedal operation amount and the engine rotation speed. The required load factor calculation process for calculating the load factor, and the load factor limit value calculation process for calculating the load factor of the engine whose shaft output of the engine is the default output limit value as the value of the load factor limit value based on the engine rotation speed. When the required load factor is less than or equal to the load factor limit value, the value of the required load factor is set as the value of the command load factor, and when the required load factor exceeds the load factor limit value, the value is set. The command load factor setting process that sets the value of the same load factor limit value as the value of the command load factor, and the target opening that calculates the throttle opening that obtains the load factor for the value of the command load factor as the value of the target opening. The calculation process and the throttle drive process for driving the throttle valve so as to set the throttle opening to the target opening are performed.

上記スロットル制御装置では、負荷率制限値以下の値となるように設定された指令負荷率に基づき、目標開度が演算される。負荷率制限値の値は、現在のエンジン回転数において軸出力が出力制限値となるエンジンの負荷率を示す値として演算される。そのため、現在のエンジン回転数において軸出力が出力制限値となる開度までは、要求負荷率の値分の負荷率が得られる開度が目標開度として設定されることになり、軸出力が不要に制限され難くなる。したがって、上記スロットル制御装置によれば、スロットル開度の制御を通じて、エンジンの出力を精度良く制限できる。 In the throttle control device, the target opening degree is calculated based on the command load factor set to be equal to or less than the load factor limit value. The value of the load factor limit value is calculated as a value indicating the load factor of the engine whose shaft output is the output limit value at the current engine speed. Therefore, until the opening at which the shaft output becomes the output limit value at the current engine speed, the opening at which the load factor corresponding to the value of the required load factor can be obtained is set as the target opening, and the shaft output becomes It becomes difficult to be restricted unnecessarily. Therefore, according to the throttle control device, the output of the engine can be accurately limited by controlling the throttle opening degree.

上記スロットル制御装置における指令負荷率設定処理は、要求負荷率の値分の負荷率が得られるようにスロットル開度を制御した場合のエンジントルクである実現トルクと、軸出力を出力制限値とした場合のエンジントルクであるトルク制限値と、を演算するとともに、実現トルクがトルク制限値以下の値となる場合を要求負荷率が負荷率制限値以下の値となる場合とする一方、実現トルクがトルク制限値を超える値となる場合を要求負荷率が負荷率制限値を超える値となる場合とするように構成するとよい。こうした場合の実現トルクやトルク制限値の演算に際して、点火時期やバルブタイミング等の軸出力に影響するエンジンの状態量を参照すれば、エンジンの出力制限を更に精度良く実施できる。 In the command load factor setting process in the throttle control device, the realized torque, which is the engine torque when the throttle opening is controlled so that the load factor corresponding to the value of the required load factor can be obtained, and the shaft output are set as the output limit values. In addition to calculating the torque limit value, which is the engine torque in the case, the case where the realized torque is less than or equal to the torque limit value is the case where the required load factor is less than or equal to the load factor limit value, while the realized torque is It is preferable to configure so that the case where the value exceeds the torque limit value is the case where the required load factor exceeds the load factor limit value. When calculating the realized torque and torque limit value in such a case, the engine output limit can be implemented more accurately by referring to the state quantity of the engine that affects the shaft output such as ignition timing and valve timing.

ここで、スロットル開度の制御範囲の最大値を最大開度TAmaxとし、エンジンの現在の制御状態における負荷率の最大値を最大負荷率KLmaxとし、スロットルバルブの通過前の吸気圧に対する同スロットルバルブの通過後の吸気圧の比をスロットル前後圧力比RPとし、負荷率を指令負荷率KLcとするために必要なスロットル前後圧力比RPを要求圧力比RP*とし、スロットル前後圧力比RPが既定値RPwotとなるときのスロットル開度を切替点開度TAwotとし、スロットル前後圧力比RPが前記既定値RPwotとなるときの負荷率を切替点負荷率KLwotとする。このとき、上記スロットル制御装置における目標開度演算処理は、要求圧力比RP*が既定値RPwot以下の値となる場合にはスロットル前後圧力比RPが要求圧力比RP*となるスロットル開度を目標開度の値として演算するとともに、要求圧力比RP*が既定値RPwotを超える値となる場合には式(3)の関係を満たす値「TA*」を目標開度の値として演算する処理とするとよい。 Here, the maximum value of the control range of the throttle opening is set to the maximum opening TAmax, the maximum value of the load factor in the current control state of the engine is set to the maximum load factor KLmax, and the throttle valve with respect to the intake pressure before passing through the throttle valve. The ratio of the intake pressure after passing is the throttle front-rear pressure ratio RP, the throttle front-rear pressure ratio RP required to make the load factor the command load factor KLc is the required pressure ratio RP *, and the throttle front-rear pressure ratio RP is the default value. The throttle opening when the RPwot is reached is the switching point opening TAwot, and the load factor when the throttle front-rear pressure ratio RP is the default value RPwot is the switching point load factor KLwot. At this time, the target opening degree calculation process in the throttle control device targets the throttle opening degree at which the throttle front-rear pressure ratio RP becomes the required pressure ratio RP * when the required pressure ratio RP * becomes a value equal to or less than the default value RPwot. In addition to calculating as the opening value, if the required pressure ratio RP * exceeds the default value RPwot, the value "TA *" that satisfies the relationship in equation (3) is calculated as the target opening value. It is good to do.

Figure 2021156180
こうした場合の目標開度演算処理では、要求圧力比RP*が既定値RPwot以下の場合には、スロットル前後圧力比RPが要求圧力比RP*となるスロットル開度TAが目標開度TA*の値として演算される。要求圧力比RP*が既定値RPwotを超える場合にも、スロットル前後圧力比RPが要求圧力比RP*となるスロットル開度TAが目標開度TA*の値として演算すると、目標開度TA*が最大開度TAmaxに近づくにつれて、負荷率KLに対する目標開度TA*の感度が高くなる。そのため、大開度領域では、要求負荷率KL*の僅かな変化に対して目標開度TA*の値が大きく変化することになり、スロットルハンチングが発生してしまう。
Figure 2021156180
In such a target opening calculation process, when the required pressure ratio RP * is equal to or less than the default value RPwot, the throttle opening TA is the value of the target opening TA *, where the throttle front-rear pressure ratio RP is the required pressure ratio RP *. Is calculated as. Even if the required pressure ratio RP * exceeds the default value RPwot, if the throttle opening TA at which the throttle front-rear pressure ratio RP becomes the required pressure ratio RP * is calculated as the value of the target opening TA *, the target opening TA * will be calculated. As the maximum opening TAmax approaches, the sensitivity of the target opening TA * to the load factor KL increases. Therefore, in the large opening region, the value of the target opening TA * changes significantly with respect to a slight change in the required load factor KL *, and throttle hunting occurs.

これに対して上記目標開度演算処理では、要求圧力比RP*が既定値RPwotを超える大開度領域では、要求負荷率KL*に対して線形関係となるように目標開度TA*の値が演算される。こうした場合、要求圧力比RP*が既定値RPwotを超える領域では、要求負荷率KL*に対する目標開度TA*の変化率は一定となるため、スロットルハンチングが発生し難くなる。 On the other hand, in the above target opening calculation process, in the large opening region where the required pressure ratio RP * exceeds the default value RPwot, the value of the target opening TA * is linearly related to the required load factor KL *. It is calculated. In such a case, in the region where the required pressure ratio RP * exceeds the default value RPwot, the rate of change of the target opening TA * with respect to the required load factor KL * is constant, so that throttle hunting is less likely to occur.

しかも、要求負荷率KL*が最大負荷率KLmaxの場合には最大開度TAmaxとなるように目標開度TA*が演算されるため、本来発生可能な最大値までエンジントルクを高められる。また、大開度領域においても要求負荷率KL*に連動して変化する値として目標開度TA*が演算されるため、再循環排気や燃料蒸気、ブローバイガスなどの新気以外のガスが燃焼室に流入する状況でも、要求負荷率KL*の変化に追従して負荷率KLが変化するようにスロットル開度TAを制御することが可能となる。そのため、大開度領域におけるスロットルバルブの制御性を向上できる。 Moreover, when the required load factor KL * is the maximum load factor KLmax, the target opening degree TA * is calculated so as to be the maximum opening degree TAmax, so that the engine torque can be increased to the maximum value that can be originally generated. In addition, since the target opening TA * is calculated as a value that changes in conjunction with the required load factor KL * even in the large opening region, gases other than fresh air such as recirculated exhaust, fuel vapor, and blow-by gas are emitted into the combustion chamber. It is possible to control the throttle opening TA so that the load factor KL changes according to the change in the required load factor KL * even in the situation where the gas flows into the gas. Therefore, the controllability of the throttle valve in the large opening region can be improved.

第1実施形態のスロットル制御装置の構成の模式図。The schematic diagram of the structure of the throttle control device of 1st Embodiment. 同スロットル制御装置が実行するスロットル開度制御に係る処理の流れを示す制御ブロック図。The control block diagram which shows the flow of the process which concerns on the throttle opening control executed by the throttle control device. スロットル前後圧力比、スロットル開度とスロットル通過流量との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the throttle front-rear pressure ratio, the throttle opening and the throttle passing flow rate. スロットル前後圧力比とΦ値との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the throttle front-rear pressure ratio and the Φ value. スロットル開度と飽和流量との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the throttle opening and the saturated flow rate. 第2実施形態のスロットル制御装置が実行する出力制限ルーチンのフローチャート。The flowchart of the output limitation routine executed by the throttle control device of 2nd Embodiment. 同スロットル制御装置が実行する目標開度演算ルーチンのフローチャート。The flowchart of the target opening calculation routine executed by the throttle control device. スロットル開度とスロットル前後圧力比との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the throttle opening and the throttle front-rear pressure ratio. エンジン回転数と最大負荷率との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between engine speed and maximum load factor. 目標開度演算ルーチンにおける大開度領域での目標開度の演算態様を示す図。The figure which shows the calculation mode of the target opening degree in the large opening area in the target opening degree calculation routine.

以下、スロットル制御装置の一実施形態を、図1〜図5を参照して詳細に説明する。本実施形態のエンジン制御装置は、車両に搭載された自然吸気式のエンジンに適用されている。 Hereinafter, an embodiment of the throttle control device will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. The engine control device of the present embodiment is applied to a naturally aspirated engine mounted on a vehicle.

図1に示すように、本実施形態の適用対象となるエンジン10には、燃焼室11に流入する吸気が流れる吸気通路12と、燃焼室11から排出された排気が流れる排気通路13と、が設けられている。また、エンジン10には、開弁/閉弁に応じて吸気通路12を燃焼室11に連通/遮断する吸気弁14と、開弁/閉弁に応じて排気通路13を燃焼室11に連通/遮断する排気弁15と、が設けられている。また、エンジン10には、吸気弁14のバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構16が設置されている。 As shown in FIG. 1, the engine 10 to which the present embodiment is applied includes an intake passage 12 through which the intake air flowing into the combustion chamber 11 flows and an exhaust passage 13 through which the exhaust gas discharged from the combustion chamber 11 flows. It is provided. Further, the engine 10 has an intake valve 14 that communicates / shuts off the intake passage 12 to the combustion chamber 11 according to valve opening / closing, and an exhaust passage 13 that communicates / shuts off the exhaust passage 13 to the combustion chamber 11 according to valve opening / closing. An exhaust valve 15 for shutting off is provided. Further, the engine 10 is provided with a valve timing variable mechanism 16 that changes the valve timing of the intake valve 14.

吸気通路12には、吸気中の塵等を濾過するエアクリーナ17と、吸気通路12を流れる吸気の流量(吸気流量GA)を検出するエアフローメータ18と、が設けられている。また、吸気通路12におけるエアフローメータ18よりも下流側の部分には、スロットルバルブ19が設置されている。スロットルバルブ19は、回転可能に軸支された状態で吸気通路12内に設置されており、スロットルモータ20により回転駆動される。さらに、吸気通路12におけるスロットルバルブ19よりも下流側の部分には、同部分の吸気の圧力であるスロットル下流圧PMを検出する吸気圧センサ21と、吸気中に燃料を噴射するインジェクタ22と、が設置されている。そして、燃焼室11には、吸気通路12を通じて流入した吸気とインジェクタ22が噴射した燃料との混合気に着火する点火装置23が設置されている。 The intake passage 12 is provided with an air cleaner 17 for filtering dust and the like during intake, and an air flow meter 18 for detecting the flow rate of intake air (intake flow rate GA) flowing through the intake passage 12. Further, a throttle valve 19 is installed in a portion of the intake passage 12 on the downstream side of the air flow meter 18. The throttle valve 19 is installed in the intake passage 12 in a state in which the throttle valve 19 is rotatably supported by a shaft, and is rotationally driven by the throttle motor 20. Further, in a portion of the intake passage 12 on the downstream side of the throttle valve 19, an intake pressure sensor 21 that detects the throttle downstream pressure PM, which is the intake pressure of the portion, and an injector 22 that injects fuel during intake are provided. Is installed. An ignition device 23 is installed in the combustion chamber 11 to ignite a mixture of the intake air flowing in through the intake passage 12 and the fuel injected by the injector 22.

こうしたエンジン10においてスロットルバルブ19は、吸気通路12内での回転位置に応じて開口面積を変化させることで、同スロットルバルブ19を通過する吸気の流量(スロットル通過流量)を調整する弁となっている。以下の説明におけるスロットル開度TAは、開口面積が0となる回転位置(全閉位置)からのスロットルバルブ19の回転角を表している。 In such an engine 10, the throttle valve 19 serves as a valve for adjusting the flow rate of intake air passing through the throttle valve 19 (throttle passing flow rate) by changing the opening area according to the rotation position in the intake passage 12. There is. The throttle opening TA in the following description represents the rotation angle of the throttle valve 19 from the rotation position (fully closed position) where the opening area becomes 0.

以上のように構成されたエンジン10は、エンジン制御ユニット30により制御されている。エンジン制御ユニット30は、エンジン制御に係る各種の演算処理を実行する演算処理装置31と、プログラムやデータが記憶された記憶装置32と、を備えている。エンジン制御ユニット30には、上述のエアフローメータ18から吸気流量GAの検出信号が、吸気圧センサ21からスロットル下流圧PMの検出信号が、クランク角センサ25からエンジン回転数NEの検出信号が、それぞれ入力されている。また、エンジン制御ユニット30には、アクセルペダルセンサ27からアクセルペダル26の踏み込み量であるアクセルペダル操作量ACCの検出信号が、大気圧センサ28から大気圧PAの検出信号が、スロットルモータ20に設置されたスロットルセンサ29からスロットル開度TAの検出信号が、それぞれ入力されている。エンジン制御ユニット30は、それらの検出信号に基づき、スロットル開度TAや燃料噴射量QI、点火時期SA、吸気弁14のバルブタイミングVT等の制御指令値を決定している。そして、エンジン制御ユニット30は、決定した制御指令値に基づき、スロットルモータ20やインジェクタ22、点火装置23、バルブタイミング可変機構16等を操作することで、エンジン10の運転状態を制御している。 The engine 10 configured as described above is controlled by the engine control unit 30. The engine control unit 30 includes an arithmetic processing unit 31 that executes various arithmetic processes related to engine control, and a storage device 32 that stores programs and data. The engine control unit 30 receives an intake flow rate GA detection signal from the above-mentioned air flow meter 18, a throttle downstream pressure PM detection signal from the intake pressure sensor 21, and an engine rotation speed NE detection signal from the crank angle sensor 25, respectively. It has been entered. Further, in the engine control unit 30, a detection signal of the accelerator pedal operation amount ACC, which is the amount of depression of the accelerator pedal 26 from the accelerator pedal sensor 27, and a detection signal of the atmospheric pressure PA from the atmospheric pressure sensor 28 are installed in the throttle motor 20. The detection signals of the throttle opening degree TA are input from the throttle sensor 29. The engine control unit 30 determines control command values such as throttle opening TA, fuel injection amount QI, ignition timing SA, and valve timing VT of the intake valve 14 based on these detection signals. Then, the engine control unit 30 controls the operating state of the engine 10 by operating the throttle motor 20, the injector 22, the ignition device 23, the valve timing variable mechanism 16, and the like based on the determined control command value.

ところで、車載用のエンジンでは、法規制や税制区分などの事情により、既定の出力制限値を超えることがないようにエンジンの軸出力を制限することがある。本実施形態では、エンジンの軸出力の制限をスロットル開度TAの制御を通じて行っている。 By the way, in an in-vehicle engine, the shaft output of the engine may be limited so as not to exceed a predetermined output limit value due to circumstances such as legal regulations and tax classification. In this embodiment, the shaft output of the engine is limited by controlling the throttle opening TA.

図2に、スロットル開度TAの制御に係るエンジン制御ユニット30の処理の流れを示す。スロットル開度TAの制御は、要求負荷率演算処理F1、負荷率制限値演算処理F2、指令負荷率設定処理F3、目標開度演算処理F4、及びスロットル駆動処理F5を通じて行われる。 FIG. 2 shows the processing flow of the engine control unit 30 related to the control of the throttle opening TA. The throttle opening TA is controlled through the required load factor calculation process F1, the load factor limit value calculation process F2, the command load factor setting process F3, the target opening degree calculation process F4, and the throttle drive process F5.

要求負荷率演算処理F1では、アクセルペダル操作量ACCとエンジン回転数NEとに基づき、負荷率KLの要求値である要求負荷率KL*が演算される。負荷率KLは、燃焼室11に流入する吸気の質量(シリンダ流入空気量)を、シリンダの行程容積を占める標準大気状態(標準大気圧:1013hPa、標準気温:20℃、標準相対湿度:60%)の吸気の質量に対する比率で表したものである。すなわち、負荷率KLは、燃焼室11の吸気の充填効率ηcを表している。 In the required load factor calculation process F1, the required load factor KL *, which is a required value of the load factor KL, is calculated based on the accelerator pedal operation amount ACC and the engine speed NE. The load factor KL is the standard atmospheric condition (standard atmospheric pressure: 1013 hPa, standard temperature: 20 ° C, standard relative humidity: 60%) that occupies the stroke volume of the cylinder with respect to the mass of intake air flowing into the combustion chamber 11 (the amount of air flowing into the cylinder). ) Is expressed as a ratio to the mass of the intake air. That is, the load factor KL represents the filling efficiency ηc of the intake air in the combustion chamber 11.

また、負荷率制限値演算処理F2では、エンジン回転数NEに基づき、現在のエンジン回転数NEにおいてエンジン10の軸出力が出力制限値となる負荷率KLが負荷率制限値KLrの値として演算される。そして、指令負荷率設定処理F3では、要求負荷率KL*及び負荷率制限値KLrのうち、より小さい方の値が指令負荷率KLcの値として設定される。すなわち、指令負荷率設定処理F3では、要求負荷率KL*が負荷率制限値KLr以下の値となる場合には要求負荷率KL*が、要求負荷率KL*が負荷率制限値KLrを超える値となる場合には負荷率制限値KLrが、それぞれ指令負荷率KLcの値として設定される。 Further, in the load factor limit value calculation process F2, the load factor KL at which the shaft output of the engine 10 is the output limit value at the current engine speed NE is calculated as the value of the load factor limit value KLr based on the engine speed NE. NS. Then, in the command load factor setting process F3, the smaller value of the required load factor KL * and the load factor limit value KLr is set as the value of the command load factor KLc. That is, in the command load factor setting process F3, when the required load factor KL * is equal to or less than the load factor limit value KLr, the required load factor KL * is a value in which the required load factor KL * exceeds the load factor limit value KLr. If, the load factor limit value KLr is set as the value of the command load factor KLc, respectively.

さらに目標開度演算処理F4では、指令負荷率KLc分の負荷率KLを得るために必要なスロットル開度TAが目標開度TA*の値として演算される。そして、スロットル駆動処理F5では、スロットル開度TAを目標開度TA*とすべくスロットルバルブ19の駆動制御が行われる。スロットルバルブ19の駆動制御は、例えば目標開度TA*に対するスロットル開度TAの偏差に応じてスロットルモータ20の駆動電流をフィードバック調整することで行われる。なお、本実施形態では、こうしたスロットル開度TAの制御を行うエンジン制御ユニット30がスロットル制御装置に相当する構成となっている。 Further, in the target opening degree calculation process F4, the throttle opening degree TA required to obtain the load factor KL corresponding to the command load factor KLc is calculated as the value of the target opening degree TA *. Then, in the throttle drive process F5, the drive control of the throttle valve 19 is performed so that the throttle opening degree TA is set to the target opening degree TA *. The drive control of the throttle valve 19 is performed, for example, by feedback-adjusting the drive current of the throttle motor 20 according to the deviation of the throttle opening TA with respect to the target opening TA *. In the present embodiment, the engine control unit 30 that controls the throttle opening degree TA corresponds to the throttle control device.

なお、エンジン10の軸出力は、エンジン回転数NE、負荷率KLに加え、点火時期SAや吸気弁14のバルブタイミングVT等によっても変化する。そのため、負荷率制限値演算処理F2での負荷率制限値KLrの演算に用いる出力制限値には、超過を許容できない軸出力の上限値よりも若干小さい値が設定されている。 The shaft output of the engine 10 changes depending on the ignition timing SA, the valve timing VT of the intake valve 14, and the like, in addition to the engine speed NE and the load factor KL. Therefore, the output limit value used for the calculation of the load factor limit value KLr in the load factor limit value calculation process F2 is set to a value slightly smaller than the upper limit value of the shaft output that cannot be exceeded.

続いて、目標開度演算処理F4における目標開度TA*の詳細な演算態様を説明する。
エンジン10のシリンダ流入吸気量は、吸気通路12におけるスロットルバルブ19よりも下流側の部分の吸気の圧力(以下、スロットル下流圧PMと記載する)とエンジン回転数NEとにより決まる値となる。よって、指令負荷率KLcとエンジン回転数NEとに基づくことで、指令負荷率KLc分の負荷率KLを得るために必要なスロットル下流圧PMの値を求めることができる。そこで、エンジン制御ユニット30は、指令負荷率KLcとエンジン回転数NEとに基づき、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られるスロットル下流圧PMを要求スロットル下流圧PM*の値として演算している。
Subsequently, a detailed calculation mode of the target opening degree TA * in the target opening degree calculation processing F4 will be described.
The cylinder inflow intake amount of the engine 10 is a value determined by the intake pressure (hereinafter, referred to as throttle downstream pressure PM) of the portion downstream of the throttle valve 19 in the intake passage 12 and the engine rotation speed NE. Therefore, based on the command load factor KLc and the engine speed NE, the value of the throttle downstream pressure PM required to obtain the load factor KL corresponding to the command load factor KLc can be obtained. Therefore, the engine control unit 30 calculates the throttle downstream pressure PM at which the load factor KL for the command load factor KLc is obtained as the value of the required throttle downstream pressure PM * based on the command load factor KLc and the engine speed NE. There is.

ここで、スロットルバルブ19を通過し、エンジン10の各気筒の燃焼室11に分配供給される吸気の質量流量を吸気弁通過流量とする。なお、燃焼室11への吸気の流入は吸気弁14の開閉に応じて間欠的に行われるため、実際の吸気弁通過流量はエンジン10の回転に応じて変動する値となるが、ここではそうした変動分を均した値をバルブ通過流量として用いる。エンジン10が1回転する間に同エンジン10において行われる吸気行程の回数は、エンジン10の気筒数により定まった回数となる。よって、単位時間当たりのエンジン10の回転数であるエンジン回転数NEは、エンジン10において単位時間に行われる吸気行程の回数に比例した値となり、そのエンジン回転数NEに指令負荷率KLcを乗算した積(=NE×KLc)は、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られる吸気弁通過流量に比例する値となる。 Here, the mass flow rate of the intake air that passes through the throttle valve 19 and is distributed and supplied to the combustion chamber 11 of each cylinder of the engine 10 is defined as the intake valve passing flow rate. Since the inflow of intake air into the combustion chamber 11 is performed intermittently according to the opening and closing of the intake valve 14, the actual flow rate passing through the intake valve becomes a value that fluctuates according to the rotation of the engine 10. The value obtained by averaging the fluctuations is used as the valve passing flow rate. The number of intake strokes performed in the engine 10 during one rotation of the engine 10 is a number determined by the number of cylinders of the engine 10. Therefore, the engine speed NE, which is the number of revolutions of the engine 10 per unit time, becomes a value proportional to the number of intake strokes performed in the unit time in the engine 10, and the engine speed NE is multiplied by the command load factor KLc. The product (= NE × KLc) is a value proportional to the flow rate through the intake valve from which the load factor KL corresponding to the command load factor KLc is obtained.

なお、本実施形態では、[rpm・%]を目標開度TA*の演算に用いる吸気の流量の単位として用いている。同単位を用いた場合の吸気弁通過流量[rpm・%]は、エンジン回転数NE[rpm]に指令負荷率KLc[%]を乗算した積と一致する値となる。 In this embodiment, [rpm ·%] is used as a unit of the flow rate of the intake air used for calculating the target opening degree TA *. When the same unit is used, the intake valve passing flow rate [rpm ·%] is a value that matches the product of the engine speed NE [rpm] multiplied by the command load factor KLc [%].

スロットル開度TA及びエンジン回転数NEが一定に保持された定常状態における吸気弁通過流量は、スロットルバルブ19を通過する吸気の流量(以下、スロットル通過流量)と等しい流量となる。したがって、スロットル下流圧PMが要求スロットル下流圧PM*となり、且つスロットル通過流量がエンジン回転数NEと指令負荷率KLcの積となるスロットル開度TAをスロットルバルブ19の目標開度TA*に設定すれば、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られるようになる。 The flow rate through the intake valve in a steady state in which the throttle opening TA and the engine speed NE are kept constant is equal to the flow rate of the intake air passing through the throttle valve 19 (hereinafter referred to as the throttle passing flow rate). Therefore, the throttle opening TA, where the throttle downstream pressure PM is the required throttle downstream pressure PM * and the throttle passing flow rate is the product of the engine speed NE and the command load factor KLc, should be set as the target opening TA * of the throttle valve 19. For example, the load factor KL corresponding to the command load factor KLc can be obtained.

スロットル通過流量は、スロットルバルブ19を通過する吸気の速度と同スロットルバルブ19の開口面積との積となる。また、スロットルバルブ19の開口面積は、スロットル開度TAの関数となる。さらに、スロットルバルブ19を通過する吸気の速度は、吸気通路12におけるスロットルバルブ19の上流側の部分の吸気の圧力(スロットル上流圧PAC)に対するスロットル下流圧PMの比(以下、スロットル前後圧力比RP)により決まる。なお、スロットル前後圧力比RPの値が取り得る範囲は、0から1までの範囲となる。よって、スロットル開度TA、スロットル前後圧力比RP、スロットル通過流量の3つの値のうち、2つの値が定まれば、残りの一つの値も自ずと定まることになる。 The throttle passing flow rate is the product of the speed of intake air passing through the throttle valve 19 and the opening area of the throttle valve 19. The opening area of the throttle valve 19 is a function of the throttle opening TA. Further, the speed of the intake air passing through the throttle valve 19 is the ratio of the throttle downstream pressure PM to the intake pressure (throttle upstream pressure PAC) of the portion upstream of the throttle valve 19 in the intake passage 12 (hereinafter, throttle front-rear pressure ratio RP). ). The range in which the value of the throttle front-rear pressure ratio RP can be taken is a range from 0 to 1. Therefore, if two of the three values of the throttle opening TA, the throttle front-rear pressure ratio RP, and the throttle passing flow rate are determined, the remaining one value is naturally determined.

図3に、スロットル開度TA及びスロットル前後圧力比RPとスロットル通過流量との関係を示す。なお、スロットルバルブ19を通過する吸気の速度は、スロットル前後圧力比RPが「1」のときには「0」となり、スロットル前後圧力比RPが一定の値α以下のときには音速となる。そして、スロットル前後圧力比RPを「α」から「1」まで次第に増加させていったときのスロットルバルブ19を通過する吸気の速度は、スロットル前後圧力比RPがαのときの値である音速からスロットル前後圧力比RPが「1」のときの値である「0」まで次第に低下する。また、スロットル通過流量は、スロットルバルブ19を通過する吸気の速度とスロットルバルブ19の開口面積との積となる。そのため、スロットル前後圧力比RPが一定の状態ではスロットル開度TAが大きいほど、スロットル通過流量が多くなる。よって、スロットル開度TA及びスロットル前後圧力比RPに対するスロットル通過流量の変化傾向は図3に示す通りとなる。 FIG. 3 shows the relationship between the throttle opening TA, the throttle front-rear pressure ratio RP, and the throttle passing flow rate. The speed of intake air passing through the throttle valve 19 is "0" when the throttle front-rear pressure ratio RP is "1", and becomes a sound velocity when the throttle front-rear pressure ratio RP is a certain value α or less. The speed of intake air passing through the throttle valve 19 when the throttle front-rear pressure ratio RP is gradually increased from "α" to "1" is based on the sound velocity which is the value when the throttle front-rear pressure ratio RP is α. The throttle front-rear pressure ratio RP gradually decreases to "0", which is the value when "1". Further, the throttle passing flow rate is the product of the speed of the intake air passing through the throttle valve 19 and the opening area of the throttle valve 19. Therefore, when the throttle front-rear pressure ratio RP is constant, the larger the throttle opening TA, the larger the throttle passing flow rate. Therefore, the tendency of the throttle passing flow rate to change with respect to the throttle opening TA and the throttle front-rear pressure ratio RP is as shown in FIG.

ここで、スロットル前後圧力比RPがα以下の領域(音速域)におけるスロットル通過流量を飽和流量とする。飽和流量は、スロットルバルブ19の開口面積と音速との積となり、その値はスロットル開度TAの関数となる。こうした飽和流量に対するスロットル通過流量の比をΦ値とする。スロットルバルブ19を通過する吸気の速度は、スロットル前後圧力比RPにより決まるため、Φ値はスロットル前後圧力比RPの関数となる。なお、Φ値は、スロットルバルブ19を通過する吸気の速度の、音速に対する比を表してもいる。 Here, the throttle passing flow rate in the region (sound velocity range) where the throttle front-rear pressure ratio RP is α or less is defined as the saturation flow rate. The saturated flow rate is the product of the opening area of the throttle valve 19 and the speed of sound, and the value is a function of the throttle opening TA. The ratio of the throttle passing flow rate to the saturated flow rate is defined as the Φ value. Since the speed of intake air passing through the throttle valve 19 is determined by the throttle front-rear pressure ratio RP, the Φ value is a function of the throttle front-rear pressure ratio RP. The Φ value also represents the ratio of the speed of the intake air passing through the throttle valve 19 to the speed of sound.

図4に、Φ値とスロットル前後圧力比RPとの関係を示す。同図に示すように、スロットル前後圧力比RPがα以下の音速域でのΦ値は「1」となる。また、スロットル前後圧力比RPが「1」のときのΦ値は「0」となる。そして、スロットル前後圧力比RPを「α」から「1」へと次第に増加させていったときのΦ値は、スロットル前後圧力比RPが「α」のときの値である「1」からスロットル前後圧力比RPが「1」のときの値である「0」へと次第に減少していく値となる。エンジン制御ユニット30の記憶装置32には、こうしたΦ値とスロットル前後圧力比RPとの関係が、Φ値演算マップMAP1として記憶されている。 FIG. 4 shows the relationship between the Φ value and the throttle front-rear pressure ratio RP. As shown in the figure, the Φ value in the sound velocity range where the throttle front-rear pressure ratio RP is α or less is “1”. Further, when the throttle front-rear pressure ratio RP is "1", the Φ value is "0". The Φ value when the throttle front-rear pressure ratio RP is gradually increased from "α" to "1" is the value when the throttle front-rear pressure ratio RP is "α" from "1" before and after the throttle. The value gradually decreases to "0", which is the value when the pressure ratio RP is "1". In the storage device 32 of the engine control unit 30, the relationship between the Φ value and the throttle front-rear pressure ratio RP is stored as the Φ value calculation map MAP1.

図5に、飽和流量とスロットル開度TAとの関係を示す。上述のように飽和流量は、スロットルバルブ19の開口面積に比例する。そして、スロットル開度TAと開口面積との関係は、吸気通路12及びスロットルバルブ19の寸法形状により決まるため、飽和流量とスロットル開度TAとの関係はそれらの設計仕様から求められるものとなっている。エンジン制御ユニット30の記憶装置32には、こうした飽和流量とスロットル開度TAとの関係が、開度演算マップMAP2として記憶されている。 FIG. 5 shows the relationship between the saturated flow rate and the throttle opening TA. As described above, the saturated flow rate is proportional to the opening area of the throttle valve 19. Since the relationship between the throttle opening TA and the opening area is determined by the dimensions and shape of the intake passage 12 and the throttle valve 19, the relationship between the saturated flow rate and the throttle opening TA is obtained from their design specifications. There is. The storage device 32 of the engine control unit 30 stores the relationship between the saturation flow rate and the throttle opening degree TA as the opening degree calculation map MAP2.

スロットル通過流量は、現在のスロットル開度TAにおける飽和流量に、現在のスロットル前後圧力比RPにおけるΦ値を乗算した積として求めることができる。一方、上述のように、要求スロットル下流圧PM*は、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られるスロットル下流圧PMの値として求められている。よって、現在のスロットル上流圧PACが既知となれば、そのスロットル上流圧PACに対する要求スロットル下流圧PM*の比として、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られるスロットル前後圧力比RP(以下、要求圧力比RP*と記載する)の値を求められる。ちなみに、自然吸気式のエンジン10では、スロットル上流圧PACは大気圧PAと同じ圧力であると見做せる。そこで本実施形態では、要求スロットル下流圧PM*を大気圧PAで除算した商(=PM*/PA)を要求圧力比RP*の値として求めている。 The throttle passing flow rate can be obtained as the product of the saturated flow rate at the current throttle opening TA and the Φ value at the current throttle front-rear pressure ratio RP. On the other hand, as described above, the required throttle downstream pressure PM * is obtained as the value of the throttle downstream pressure PM from which the load factor KL corresponding to the command load factor KLc can be obtained. Therefore, if the current throttle upstream pressure PAC is known, the throttle front-rear pressure ratio RP (hereinafter, hereafter, the load factor KL corresponding to the command load factor KLc can be obtained as the ratio of the required throttle downstream pressure PM * to the throttle upstream pressure PAC. The value of the required pressure ratio RP *) is obtained. By the way, in the naturally aspirated engine 10, the throttle upstream pressure PAC can be regarded as the same pressure as the atmospheric pressure PA. Therefore, in the present embodiment, the quotient (= PM * / PA) obtained by dividing the required throttle downstream pressure PM * by the atmospheric pressure PA is obtained as the value of the required pressure ratio RP *.

さらに、上述のように、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られる吸気弁通過流量は、指令負荷率KLcにエンジン回転数NEを乗算した積となる。また、定常状態では、吸気弁通過流量とスロットル通過流量とは等しい流量となる。よって、次の手順により、指令負荷率KLc分の負荷率KLを得るために必要な目標開度TA*の値を演算することができる。 Further, as described above, the intake valve passing flow rate at which the load factor KL corresponding to the command load factor KLc is obtained is the product of the command load factor KLc multiplied by the engine speed NE. Further, in the steady state, the flow rate passing through the intake valve and the flow rate passing through the throttle are equal to each other. Therefore, the value of the target opening TA * required to obtain the load factor KL corresponding to the command load factor KLc can be calculated by the following procedure.

上記のように要求スロットル下流圧PM*は、吸気弁通過流量が、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られる流量となるときのスロットル下流圧PMを表している。よって、スロットル上流圧PAC(本実施形態では大気圧PAを使用)に対する要求スロットル下流圧PM*の比である要求圧力比RP*の値は、吸気弁通過流量が、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られる流量となるときのスロットル前後圧力比RPを表すことになる。そこで、図3の関係に基づいて、スロットル前後圧力比RPが要求圧力比RP*であるときのΦ値の値を求め、その求めたΦ値の値により、指令負荷率KLc分の負荷率KLを得るために必要な吸気弁通過流量を除算した商を演算する。この商の値は、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られるスロットル開度TA、すなわち目標開度TA*における飽和流量を表す。そこで、図5の関係に基づき、その商の値が飽和流量となるスロットル開度TAを目標開度TA*の値として求めれば、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られるスロットル開度TAを目標開度TA*の値として演算することができる。 As described above, the required throttle downstream pressure PM * represents the throttle downstream pressure PM when the flow rate passing through the intake valve becomes the flow rate at which the load factor KL corresponding to the command load factor KLc can be obtained. Therefore, the value of the required pressure ratio RP *, which is the ratio of the required throttle downstream pressure PM * to the throttle upstream pressure PAC (atmospheric pressure PA is used in this embodiment), is a load in which the intake valve passing flow rate is the command load factor KLc. It represents the throttle front-rear pressure ratio RP when the flow rate at which the rate KL can be obtained. Therefore, based on the relationship shown in FIG. 3, the value of the Φ value when the throttle front-rear pressure ratio RP is the required pressure ratio RP * is obtained, and the load factor KL corresponding to the command load factor KLc is obtained from the obtained Φ value value. Calculate the quotient by dividing the intake valve passing flow rate required to obtain. The value of this quotient represents the saturated flow rate at the throttle opening TA, that is, the target opening TA *, at which the load factor KL corresponding to the command load factor KLc is obtained. Therefore, based on the relationship shown in FIG. 5, if the throttle opening TA at which the quotient value is the saturated flow rate is obtained as the value of the target opening TA *, the throttle opening TA can obtain the load factor KL corresponding to the command load factor KLc. Can be calculated as the value of the target opening TA *.

本実施形態の作用及び効果を説明する。
本実施形態のスロットル制御装置では、要求負荷率演算処理F1において、アクセルペダル操作量ACC等に基づき、運転者の加減速要求に応じたエンジン10の負荷率KLが要求負荷率KL*の値として演算される。また、負荷率制限値演算処理F2において、エンジン10の軸出力が出力制限値となる負荷率KLが負荷率制限値KLrの値として演算される。そして、指令負荷率設定処理F3において、要求負荷率KL*、及び負荷率制限値KLrの2つの値のうち、より小さい方の値が指令負荷率KLcの値として設定される。さらに、目標開度演算処理F4では、吸気弁通過流量が、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られる流量となるスロットル前後圧力比RPを、要求圧力比RP*の値として演算している。そして、スロットル前後圧力比RPを要求圧力比RP*とするために必要なスロットル開度TAを目標開度TA*の値として演算している。よって、軸出力が出力制限値以下となる範囲では、要求負荷率KL*の値分の負荷率KLが得られるスロットル開度TAが目標開度TA*として設定されることになり、エンジン10の軸出力が不要に制限されることが殆ど生じないようになる。したがって、スロットル開度TAの制御を通じて、エンジン10の出力制限を精度良く実施できる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
In the throttle control device of the present embodiment, in the required load factor calculation process F1, the load factor KL of the engine 10 in response to the driver's acceleration / deceleration request is set as the value of the required load factor KL * based on the accelerator pedal operation amount ACC and the like. It is calculated. Further, in the load factor limit value calculation process F2, the load factor KL at which the shaft output of the engine 10 is the output limit value is calculated as the value of the load factor limit value KLr. Then, in the command load factor setting process F3, the smaller of the two values of the required load factor KL * and the load factor limit value KLr is set as the value of the command load factor KLc. Further, in the target opening degree calculation process F4, the throttle front-rear pressure ratio RP at which the flow rate passing through the intake valve is the flow rate at which the load factor KL corresponding to the command load factor KLc is obtained is calculated as the value of the required pressure ratio RP *. .. Then, the throttle opening TA required to make the throttle front-rear pressure ratio RP the required pressure ratio RP * is calculated as the value of the target opening TA *. Therefore, in the range where the shaft output is equal to or less than the output limit value, the throttle opening TA at which the load factor KL corresponding to the value of the required load factor KL * is obtained is set as the target opening TA *, and the engine 10 Shaft output is rarely unnecessarily limited. Therefore, the output limitation of the engine 10 can be accurately implemented by controlling the throttle opening degree TA.

(第2実施形態)
続いて、スロットル制御装置の第2実施形態を、図6〜図10を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Subsequently, a second embodiment of the throttle control device will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 10. In the present embodiment, the same reference numerals are given to the configurations common to the above-described embodiments, and detailed description thereof will be omitted.

図6に、本実施形態のスロットル制御装置が指令負荷率KLcを設定するために実行する出力制限ルーチンのフローチャートを示す。本実施形態におけるエンジン制御ユニット30は、エンジン10の運転中に本ルーチンの処理を既定の制御周期毎に繰り返し実行している。なお、本実施形態では、要求負荷率演算処理、負荷率制限値演算処理、及び指令負荷率設定処理のそれぞれに対応する処理が、本ルーチンにおいて行われる。 FIG. 6 shows a flowchart of an output limiting routine executed by the throttle control device of the present embodiment to set the command load factor KLc. The engine control unit 30 in the present embodiment repeatedly executes the processing of this routine every predetermined control cycle during the operation of the engine 10. In the present embodiment, the processing corresponding to each of the required load factor calculation process, the load factor limit value calculation process, and the command load factor setting process is performed in this routine.

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップS100において、エンジン回転数NE、アクセルペダル操作量ACC、点火時期SA、吸気弁14のバルブタイミングVT、スロットル下流圧PM、大気圧PA等のエンジン10の状態量が読み込まれる。そして、続くステップS110において、エンジン回転数NEとアクセルペダル操作量ACCとに基づき、要求負荷率KL*が演算される。 When the processing of this routine is started, first, in step S100, the engine 10 such as engine speed NE, accelerator pedal operation amount ACC, ignition timing SA, valve timing VT of intake valve 14, throttle downstream pressure PM, atmospheric pressure PA, etc. The state quantity of is read. Then, in the following step S110, the required load factor KL * is calculated based on the engine speed NE and the accelerator pedal operation amount ACC.

次のステップS120では、要求負荷率KL*、エンジン回転数NE、点火時期SA、及び吸気弁14のバルブタイミングVTに基づき、実現トルクTR*の値が演算される。実現トルクTR*は、現在のエンジン回転数NE、点火時期SA、バルブタイミングVTのもとで、エンジン10の負荷率KLだけを要求負荷率KL*に変更したときのエンジントルクを示している。さらに、続くステップS130では、エンジン回転数NEに基づき、トルク制限値TRrの値が演算される。トルク制限値TRrは、現在のエンジン回転数NEにおいてエンジン10の軸出力を出力制限値とするために必要なエンジントルクを示している。 In the next step S120, the value of the realized torque TR * is calculated based on the required load factor KL *, the engine speed NE, the ignition timing SA, and the valve timing VT of the intake valve 14. The realized torque TR * indicates the engine torque when only the load factor KL of the engine 10 is changed to the required load factor KL * under the current engine speed NE, ignition timing SA, and valve timing VT. Further, in the following step S130, the value of the torque limit value TRr is calculated based on the engine speed NE. The torque limit value TRr indicates the engine torque required to set the shaft output of the engine 10 as the output limit value at the current engine speed NE.

そして、次のステップS140では、実現トルクTR*がトルク制限値TRrを超えているか否かが判定される。実現トルクTR*がトルク制限値TRr以下の場合(NO)には、ステップS150において、要求負荷率KL*の値がそのまま指令負荷率KLcの値として設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。 Then, in the next step S140, it is determined whether or not the realized torque TR * exceeds the torque limit value TRr. When the realized torque TR * is equal to or less than the torque limit value TRr (NO), in step S150, the value of the required load factor KL * is set as it is as the value of the command load factor KLc, and then the processing of this routine is performed. It will be terminated.

これに対して、実現トルクTR*がトルク制限値TRrを超えている場合(YES)には、ステップS160に処理が進められ、そのステップS160において、エンジン10の軸出力が出力制限値となる負荷率KLが負荷率制限値KLrの値として演算される。そして、続くステップS170において負荷率制限値KLrの値が指令負荷率KLcの値として演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。 On the other hand, when the realized torque TR * exceeds the torque limit value TRr (YES), the process proceeds to step S160, and in that step S160, the load at which the shaft output of the engine 10 becomes the output limit value. The rate KL is calculated as the value of the load factor limit value KLr. Then, in the subsequent step S170, after the value of the load factor limit value KLr is calculated as the value of the command load factor KLc, the processing of this routine is terminated.

図7に、本実施形態のスロットル制御装置が目標開度TA*を演算するために実行する目標開度演算ルーチンのフローチャートを示す。エンジン制御ユニット30は、指令負荷率設定ルーチンの処理に引き続き、本ルーチンの処理を実行している。 FIG. 7 shows a flowchart of a target opening calculation routine executed by the throttle control device of the present embodiment to calculate the target opening TA *. The engine control unit 30 executes the processing of this routine following the processing of the command load factor setting routine.

本ルーチンの処理が開始されるとまずステップS200において、アクセルペダル操作量ACC、エンジン回転数NE、大気圧PAの各検出値、及び上述の出力制限ルーチンにおいて設定された指令負荷率KLcの値が取得される。続いて、ステップS210において、エンジン回転数NE、及び指令負荷率KLcに基づき、要求スロットル下流圧PM*が演算される。さらに続くステップS220では、スロットル上流圧PAC(本実施形態では大気圧PAを使用)により要求スロットル下流圧PM*を除算した商が要求圧力比RP*の値として演算される。なお、過給式のエンジンに適用する場合には過給圧の検出値又は推定値をスロットル上流圧PACの値として用いるようにするとよい。 When the processing of this routine is started, first, in step S200, the detected values of the accelerator pedal operation amount ACC, the engine speed NE, and the atmospheric pressure PA, and the value of the command load factor KLc set in the above-mentioned output limiting routine are changed. To be acquired. Subsequently, in step S210, the required throttle downstream pressure PM * is calculated based on the engine speed NE and the command load factor KLc. Further in step S220, the quotient obtained by dividing the required throttle downstream pressure PM * by the throttle upstream pressure PAC (atmospheric pressure PA is used in this embodiment) is calculated as the value of the required pressure ratio RP *. When applied to a supercharged engine, the detected value or estimated value of the supercharging pressure may be used as the value of the throttle upstream pressure PAC.

続いて、ステップS230において要求圧力比RP*が既定値RPwotよりも大きい値であるか否かが判定される。このときの要求圧力比RP*が既定値RPwot以下の値である場合には(S230:NO)、ステップS250に処理が進められる。これに対して、要求圧力比RP*が既定値RPwotよりも大きい値である場合(YES)には、ステップS270に処理が進められる。 Subsequently, in step S230, it is determined whether or not the required pressure ratio RP * is a value larger than the default value RPwot. If the required pressure ratio RP * at this time is a value equal to or less than the default value RPwot (S230: NO), the process proceeds to step S250. On the other hand, when the required pressure ratio RP * is a value larger than the default value RPwot (YES), the process proceeds to step S270.

図8に示すように、スロットル開度TAが最大開度TAmaxに近づくと、スロットル開度TAに対するスロットル前後圧力比RPの変化率(スロットル開度TAの変化量に対するスロットル前後圧力比RPの変化量の比率)は次第に小さくなる。そのため、スロットル前後圧力比RPが1に近い大開度領域では、スロットル開度TAに対するスロットル前後圧力比RPの感度が低くなる。すなわち、要求負荷率KL*の僅かな変化に対して目標開度TA*の値が大きく変化することになる。そしてその結果、大開度領域では、スロットル開度TAの大幅な変更が頻繁に行われる、いわゆるスロットルハンチングが発生して、スロットルモータ20等に多大な負荷をかける虞がある。上記既定値RPwotの値としては、スロットルハンチングが発生する虞があるスロットル前後圧力の範囲の下限値よりも小さい値が設定されている。 As shown in FIG. 8, when the throttle opening TA approaches the maximum opening TAmax, the rate of change of the throttle front-rear pressure ratio RP with respect to the throttle opening TA (the amount of change of the throttle front-rear pressure ratio RP with respect to the change amount of the throttle opening TA). Ratio) gradually decreases. Therefore, in the large opening region where the throttle front-rear pressure ratio RP is close to 1, the sensitivity of the throttle front-rear pressure ratio RP to the throttle opening TA becomes low. That is, the value of the target opening degree TA * changes significantly with respect to a slight change in the required load factor KL *. As a result, in the large opening region, the throttle opening TA is frequently changed, that is, so-called throttle hunting occurs, which may impose a large load on the throttle motor 20 and the like. The default value RPwot is set to a value smaller than the lower limit of the throttle front-rear pressure range in which throttle hunting may occur.

さて、要求圧力比RP*が既定値RPwot以下の値であってステップS250に処理が進められると、そのステップS250において、上述のΦ値演算マップMAP1を用いて、スロットル前後圧力比RPが要求圧力比RP*であるときのΦ値の値が、要求Φ値PHY*の値として求められる。そして、さらに同ステップS250において、要求負荷率KL*とエンジン回転数NEとの積を要求Φ値PHY*で除算した商が、要求飽和流量BPM*の値として演算される。続いて、ステップS260において、開度演算マップMAP2を用いて飽和流量が要求飽和流量BPM*となるスロットル開度TAが目標開度TA*の値として演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。 Now, when the required pressure ratio RP * is a value equal to or less than the default value RPwot and the processing proceeds to step S250, in that step S250, the throttle front-rear pressure ratio RP is the required pressure using the above-mentioned Φ value calculation map MAP1. The value of the Φ value when the ratio is RP * is obtained as the value of the required Φ value PHY *. Then, in step S250, the quotient obtained by dividing the product of the required load factor KL * and the engine speed NE by the required Φ value PHY * is calculated as the value of the required saturated flow rate BPM *. Subsequently, in step S260, the throttle opening TA at which the saturated flow rate becomes the required saturated flow rate BPM * is calculated as the value of the target opening TA * using the opening calculation map MAP2, and then the processing of this routine is performed. It will be terminated.

一方、要求圧力比RP*が既定値RPwotよりも大きい値であってステップS270に処理が進められた場合にはそのステップS270において次の2つの値が演算される。まず、Φ値演算マップMAP1を用いて、スロットル前後圧力比RPが既定値RPwotであるときのΦ値の値が、切替点Φ値PHYwotの値として演算される。また、指令負荷率KLcにエンジン回転数NEを乗算した積を切替点Φ値PHYwotで除算した商が、切替点飽和流量BPMwotの値として演算される。 On the other hand, when the required pressure ratio RP * is larger than the default value RPwot and the processing is advanced to step S270, the following two values are calculated in step S270. First, using the Φ value calculation map MAP1, the value of the Φ value when the throttle front-rear pressure ratio RP is the default value RPwot is calculated as the value of the switching point Φ value PHYwot. Further, the quotient obtained by dividing the product obtained by multiplying the command load factor KLc by the engine speed NE by the switching point Φ value PHYwot is calculated as the value of the switching point saturation flow rate BPMwot.

続いて、ステップS280において、開度演算マップMAP2を用いて、飽和流量が切替点飽和流量BPMwotとなるスロットル開度TAが切替点開度TAwotの値として演算される。
さらに続くステップS290では、スロットル前後圧力比RPが既定値RPwotとなる負荷率KLの値が切替点負荷率KLwotの値として演算される。切替点負荷率KLwotの演算に際してはまず、スロットル上流圧PAC(本実施形態では大気圧PAを使用)に既定値RPwotを乗算した積が、切替点スロットル下流圧PMwotの値として求められる。一方、エンジン制御ユニット30のメモリには、スロットル下流圧PM及びエンジン回転数NEと負荷率KLとの関係が、負荷率演算マップMAP3として記憶されている。切替点負荷率KLwotの値は、この負荷率演算マップMAP3を用いて、現在のエンジン回転数NEにおいてスロットル下流圧PMが切替点スロットル下流圧PMwotとなる負荷率KLを求めることで、演算されている。なお、こうして演算された切替点負荷率KLwotの値は、スロットル開度TA以外のエンジン10の制御状態を変えずに、スロットル開度TAを切替点開度TAwotとした場合の負荷率KLを示している。
Subsequently, in step S280, the throttle opening TA at which the saturation flow rate becomes the switching point saturation flow rate BPMwot is calculated as the value of the switching point opening TAwot using the opening calculation map MAP2.
Further in step S290, the value of the load factor KL at which the throttle front-rear pressure ratio RP is the default value RPwot is calculated as the value of the switching point load factor KLwot. When calculating the switching point load factor KLwot, first, the product of the throttle upstream pressure PAC (atmospheric pressure PA is used in this embodiment) multiplied by the default value RPwot is obtained as the value of the switching point throttle downstream pressure PMwot. On the other hand, in the memory of the engine control unit 30, the relationship between the throttle downstream pressure PM, the engine speed NE, and the load factor KL is stored as the load factor calculation map MAP3. The value of the switching point load factor KLwot is calculated by using this load factor calculation map MAP3 to obtain the load factor KL at which the throttle downstream pressure PM becomes the switching point throttle downstream pressure PMwot at the current engine speed NE. There is. The value of the switching point load factor KLwot calculated in this way indicates the load factor KL when the throttle opening TA is set to the switching point opening TAwot without changing the control state of the engine 10 other than the throttle opening TA. ing.

ちなみに、吸気弁14のバルブタイミングVTを可変とするバルブタイミング可変機構16が設置されたエンジン10では、スロットル下流圧PM及びエンジン回転数NEに加えてバルブタイミングVTによっても、負荷率KLが変化する。こうしたバルブタイミングVTによる負荷率KLの変化が大きい場合には、スロットル下流圧PM、エンジン回転数NE、及びバルブタイミングVTと負荷率KLとの関係を記憶するように負荷率演算マップMAP3を構成する。そして、その負荷率演算マップMAP3を用いて、現在のエンジン回転数NE、バルブタイミングVT、及び切替点スロットル下流圧PMwotから切替点負荷率KLwotを演算するとよい。 By the way, in the engine 10 in which the valve timing variable mechanism 16 for changing the valve timing VT of the intake valve 14 is installed, the load factor KL changes depending on the valve timing VT in addition to the throttle downstream pressure PM and the engine rotation speed NE. .. When the change in the load factor KL due to the valve timing VT is large, the load factor calculation map MAP3 is configured to store the throttle downstream pressure PM, the engine speed NE, and the relationship between the valve timing VT and the load factor KL. .. Then, using the load factor calculation map MAP3, the switching point load factor KLwot may be calculated from the current engine speed NE, valve timing VT, and switching point throttle downstream pressure PMwot.

続いてステップS300において、現在のエンジン回転数NEにおける負荷率KLの最大値である最大負荷率KLmaxの演算が行われる。ここでの最大負荷率KLmaxの演算は、図9に示すようなエンジン10におけるエンジン回転数NEと最大負荷率KLmaxとの関係が記憶された最大負荷率演算マップMAP4を用いて行われる。なお、こうして演算した最大負荷率KLmaxの値は、エンジン10の現在の運転状態において、スロットル開度TA以外の制御状態を変えずに、スロットル開度TAを最大開度TAmaxとした場合の負荷率KLを示している。 Subsequently, in step S300, the maximum load factor KLmax, which is the maximum value of the load factor KL at the current engine speed NE, is calculated. The calculation of the maximum load factor KLmax here is performed using the maximum load factor calculation map MAP4 in which the relationship between the engine speed NE and the maximum load factor KLmax in the engine 10 as shown in FIG. 9 is stored. The value of the maximum load factor KLmax calculated in this way is the load factor when the throttle opening TA is set to the maximum opening TAmax without changing the control state other than the throttle opening TA in the current operating state of the engine 10. Shows KL.

さらに、続くステップS310では、式(4)の関係を満たす値が目標開度TA*の値として演算される。そして、その演算後、今回の本ルーチンの処理が終了される。 Further, in the following step S310, a value satisfying the relationship of the equation (4) is calculated as a value of the target opening degree TA *. Then, after the calculation, the processing of this routine is completed.

Figure 2021156180
図10に、スロットル開度TA及び負荷率KLを座標軸とした直交座標系に式(4)の各パラメータをプロットしたものを示す。同図に示す線分LABは、スロットル開度TAが切替点開度TAwotであり、且つ負荷率KLが切替点負荷率KLwotである座標点Aと、スロットル開度TAが最大開度TAmaxであり、且つ負荷率KLが最大負荷率KLmaxである座標点Bと、を繋ぐ線分である。ステップS310では、線分LAB上において、負荷率KLが指令負荷率KLcとなる座標点Cのスロットル開度TAの値が、目標開度TA*の値として演算される。すなわち、式(4)は、座標点A、B間の線形補間を通じて目標開度TA*を演算する式となっている。
Figure 2021156180
FIG. 10 shows a plot of each parameter of Eq. (4) on a Cartesian coordinate system with the throttle opening TA and the load factor KL as coordinate axes. The line segment LAB shown in the figure has a coordinate point A in which the throttle opening TA is the switching point opening TAwot and the load factor KL is the switching point load factor KLwot, and the throttle opening TA is the maximum opening TAmax. And, it is a line segment connecting the coordinate point B in which the load factor KL is the maximum load factor KLmax. In step S310, the value of the throttle opening TA at the coordinate point C where the load factor KL is the command load factor KLc on the line segment LAB is calculated as the value of the target opening TA *. That is, the equation (4) is an equation for calculating the target opening degree TA * through linear interpolation between the coordinate points A and B.

本実施形態の作用及び効果について説明する。
本実施形態のスロットル制御装置での目標開度演算処理F4は、アクセルペダル操作量ACC及びエンジン回転数NEから求められた要求負荷率KL*分の負荷率KLを実現するために必要なスロットル開度TAを目標開度TA*の値として演算するために行われる。そして、目標開度TA*の演算に際しては、指令負荷率KLc分の負荷率KLが得られるスロットル前後圧力比RPが、要求圧力比RP*の値として演算される。そして、要求圧力比RP*が既定値RPwot以下の場合には、スロットル前後圧力比RPとスロットル開度TAとの関係に基づき、スロットル前後圧力比RPが要求圧力比RP*となるスロットル開度TAを目標開度TA*の値として演算している。
The operation and effect of this embodiment will be described.
In the target opening calculation process F4 in the throttle control device of the present embodiment, the throttle opening required to realize the load factor KL of the required load factor KL * obtained from the accelerator pedal operation amount ACC and the engine rotation speed NE. This is done to calculate the degree TA as the value of the target opening TA *. Then, when calculating the target opening degree TA *, the throttle front-rear pressure ratio RP at which the load factor KL corresponding to the command load factor KLc is obtained is calculated as the value of the required pressure ratio RP *. When the required pressure ratio RP * is equal to or less than the default value RPwot, the throttle opening TA where the throttle front-rear pressure ratio RP becomes the required pressure ratio RP * based on the relationship between the throttle front-rear pressure ratio RP and the throttle opening TA. Is calculated as the value of the target opening TA *.

図10には、要求圧力比RP*が既定値RPwotを超える場合にも、要求圧力比RP*が既定値RPwot以下の場合と同様に、スロットル前後圧力比RPが要求圧力比RP*となるスロットル開度TAを目標開度TA*の値として演算した場合の指令負荷率KLcと目標開度TA*との関係が二点鎖線により示されている。同図に示すように、こうした場合には、目標開度TA*が最大開度TAmaxに近づくにつれて、負荷率KLに対する目標開度TA*の感度が高くなる。そのため、大開度領域では、指令負荷率KLcの僅かな変化に対して目標開度TA*の値が大きく変化することになり、スロットルハンチングが発生してしまう。 In FIG. 10, even when the required pressure ratio RP * exceeds the default value RPwot, the throttle where the throttle front-rear pressure ratio RP becomes the required pressure ratio RP *, as in the case where the required pressure ratio RP * is equal to or less than the default value RPwot. The relationship between the command load factor KLc and the target opening TA * when the opening TA is calculated as the value of the target opening TA * is shown by the alternate long and short dash line. As shown in the figure, in such a case, as the target opening TA * approaches the maximum opening TAmax, the sensitivity of the target opening TA * to the load factor KL increases. Therefore, in the large opening region, the value of the target opening TA * changes significantly with respect to a slight change in the command load factor KLc, and throttle hunting occurs.

これに対して、本実施形態では、要求圧力比RP*が既定値RPwotを超える場合には、次の態様で目標開度TA*を演算している。すなわち、この場合の目標開度TA*の演算に際しては、スロットル前後圧力比RPが既定値RPwotとなるスロットル開度TAである切替点開度TAwotが求められる。また、スロットル開度TAを切替点開度TAwotとした場合の負荷率KLが切替点負荷率KLwotの値として、スロットル開度TAを最大開度TAmaxとした場合の負荷率KLが最大負荷率KLmaxの値としてそれぞれ求められる。こうした場合、スロットル開度TAが切替点開度TAwot以上となる大開度領域では、指令負荷率KLcに対して線形関係となる値として目標開度TA*が演算される。その結果、大開度領域での指令負荷率KLcに対する目標開度TA*の変化率が一定となるため、スロットルハンチングが発生し難くなる。 On the other hand, in the present embodiment, when the required pressure ratio RP * exceeds the default value RPwot, the target opening degree TA * is calculated in the following embodiment. That is, when calculating the target opening TA * in this case, the switching point opening TAwot, which is the throttle opening TA in which the throttle front-rear pressure ratio RP is the default value RPwot, is obtained. Further, the load factor KL when the throttle opening TA is the switching point opening TAwot is the value of the switching point load factor KLwot, and the load factor KL when the throttle opening TA is the maximum opening TAmax is the maximum load factor KLmax. It is calculated as the value of. In such a case, in the large opening region where the throttle opening TA is equal to or greater than the switching point opening TAwot, the target opening TA * is calculated as a value having a linear relationship with the command load factor KLc. As a result, the rate of change of the target opening TA * with respect to the command load factor KLc in the large opening region becomes constant, so that throttle hunting is less likely to occur.

さらに、指令負荷率KLcが最大負荷率KLmaxとなるときの目標開度TA*が最大開度TAmaxとなるため、本来発生可能な最大値までエンジントルクを高められる。また、大開度領域においても指令負荷率KLcに連動して変化する値として目標開度TA*が演算される。そのため、再循環排気や燃料蒸気、ブローバイガスなどの新気以外のガスが燃焼室11に流入する状況でも、指令負荷率KLcの変化に追従して負荷率KLが変化するようにスロットル開度TAを制御することが可能となる。 Further, since the target opening TA * when the command load factor KLc becomes the maximum load factor KLmax becomes the maximum opening TAmax, the engine torque can be increased to the maximum value that can be originally generated. Further, the target opening TA * is calculated as a value that changes in conjunction with the command load factor KLc even in the large opening region. Therefore, even in a situation where gas other than fresh air such as recirculated exhaust, fuel vapor, and blow-by gas flows into the combustion chamber 11, the throttle opening TA is such that the load factor KL changes according to the change in the command load factor KLc. Can be controlled.

また、本実施形態においても、スロットル開度TAの制御を通じて、軸出力が出力制限値以下となるようにエンジン10の出力制限が行われる。本実施形態では、そうした出力制限に際して、要求負荷率KL*、エンジン回転数NE、点火時期SA、及び吸気弁14のバルブタイミングVTに基づき、負荷率KLを要求負荷率KL*とした場合のエンジントルクである実現トルクTR*を演算している。また、エンジン回転数NE、点火時期SA、及び吸気弁14のバルブタイミングVTに基づき、エンジン10の軸出力を出力制限値とした場合のエンジントルクであるトルク制限値TRrを演算している。そして、実現トルクTR*がトルク制限値TRrを超える場合に、軸出力が出力制限値となる負荷率KLである負荷率制限値KLrを指令負荷率KLcの値として設定して目標開度TA*を演算することで、エンジン10の出力制限を行っている。その結果、点火時期SAやバルブタイミングVTによる軸出力の変化を反映して、エンジン10の軸出力を出力制限値以下とするための目標開度TA*の演算が行われる。したがって、本実施形態のスロットル制御装置では、第1実施形態の場合よりも精度良くエンジン10の出力制限を実施できる。 Further, also in the present embodiment, the output of the engine 10 is limited so that the shaft output becomes equal to or less than the output limit value through the control of the throttle opening TA. In the present embodiment, the engine when the load factor KL is set to the required load factor KL * based on the required load factor KL *, the engine speed NE, the ignition timing SA, and the valve timing VT of the intake valve 14 at the time of such output limitation. The realized torque TR *, which is the torque, is calculated. Further, the torque limit value TRr, which is the engine torque when the shaft output of the engine 10 is set as the output limit value, is calculated based on the engine speed NE, the ignition timing SA, and the valve timing VT of the intake valve 14. Then, when the realized torque TR * exceeds the torque limit value TRr, the load factor limit value KLr, which is the load factor KL at which the shaft output becomes the output limit value, is set as the value of the command load factor KLc, and the target opening TA * Is calculated to limit the output of the engine 10. As a result, the target opening degree TA * for reducing the shaft output of the engine 10 to the output limit value or less is calculated by reflecting the change in the shaft output due to the ignition timing SA and the valve timing VT. Therefore, the throttle control device of the present embodiment can limit the output of the engine 10 more accurately than the case of the first embodiment.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第2実施形態での実現トルクTR*、及びトルク制限値TRrの演算に際して、点火時期SA、バルブタイミングVTに加え、軸出力に影響する他の状態量を参照するようにしてもよい。例えば、排気の一部を吸気中に再循環する排気再循環システムを備えるエンジンでは、同システムによる排気再循環量が軸出力に影響する状態量となる。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
-In the calculation of the realized torque TR * and the torque limit value TRr in the second embodiment, in addition to the ignition timing SA and the valve timing VT, other state quantities that affect the shaft output may be referred to. For example, in an engine provided with an exhaust gas recirculation system in which a part of the exhaust is recirculated during intake, the amount of exhaust gas recirculation by the system is a state amount that affects the shaft output.

・第1実施形態での指令負荷率KLcの設定を、第2実施形態の態様で行うようにしてもよい。また、第2実施形態での指令負荷率KLcに基づく目標開度TA*の演算を、第1実施形態の態様で行うようにしてもよい。 -The command load factor KLc in the first embodiment may be set in the mode of the second embodiment. Further, the calculation of the target opening degree TA * based on the command load factor KLc in the second embodiment may be performed in the embodiment of the first embodiment.

・上記実施形態では、スロットル制御装置を自然吸気式のエンジン10に適用した場合について説明したが、大気圧PAの代わりに過給圧をスロットル上流圧PACとして用いるようにすれば、過給式のエンジンにも適用できる。 -In the above embodiment, the case where the throttle control device is applied to the naturally aspirated engine 10 has been described, but if the supercharging pressure is used as the throttle upstream pressure PAC instead of the atmospheric pressure PA, the supercharging type can be used. It can also be applied to the engine.

10…エンジン
11…燃焼室
12…吸気通路
13…排気通路
14…吸気弁
15…排気弁
16…バルブタイミング可変機構
17…エアクリーナ
18…エアフローメータ
19…スロットルバルブ
20…スロットルモータ
21…吸気圧センサ
22…インジェクタ
23…点火プラグ
24…クランクシャフト
25…クランク角センサ
26…アクセルペダル
27…アクセルペダルセンサ
28…大気圧センサ
29…スロットルセンサ
30…エンジン制御ユニット
31…演算処理装置
32…記憶装置
10 ... Engine 11 ... Combustion chamber 12 ... Intake passage 13 ... Exhaust passage 14 ... Intake valve 15 ... Exhaust valve 16 ... Valve timing variable mechanism 17 ... Air cleaner 18 ... Air flow meter 19 ... Throttle valve 20 ... Throttle motor 21 ... Intake pressure sensor 22 ... Injector 23 ... Ignition plug 24 ... Crankshaft 25 ... Crank angle sensor 26 ... Accelerator pedal 27 ... Accelerator pedal sensor 28 ... Atmospheric pressure sensor 29 ... Throttle sensor 30 ... Engine control unit 31 ... Arithmetic processing device 32 ... Storage device

Claims (3)

エンジンの吸気通路に設置されたスロットルバルブの開度であるスロットル開度を制御するスロットル制御装置であって、
アクセルペダル操作量とエンジン回転数とに基づき前記エンジンの要求負荷率を演算する要求負荷率演算処理と、
前記エンジン回転数に基づき、前記エンジンの軸出力が既定の出力制限値となる前記エンジンの負荷率を負荷率制限値の値として演算する負荷率制限値演算処理と、
前記要求負荷率が前記負荷率制限値以下の値となる場合には前記要求負荷率の値を指令負荷率の値として設定するとともに、前記要求負荷率が前記負荷率制限値を超える値となる場合には同負荷率制限値の値を前記指令負荷率の値として設定する指令負荷率設定処理と、
前記指令負荷率の値分の負荷率が得られる前記スロットル開度を目標開度の値として演算する目標開度演算処理と、
前記スロットル開度を前記目標開度とすべく前記スロットルバルブを駆動するスロットル駆動処理と、
を行うスロットル制御装置。
A throttle control device that controls the throttle opening, which is the opening of the throttle valve installed in the intake passage of the engine.
The required load factor calculation process that calculates the required load factor of the engine based on the accelerator pedal operation amount and the engine speed, and
Based on the engine speed, the load factor limit value calculation process for calculating the load factor of the engine whose shaft output of the engine is the default output limit value as the value of the load factor limit value, and
When the required load factor is equal to or less than the load factor limit value, the value of the required load factor is set as the value of the command load factor, and the required load factor becomes a value exceeding the load factor limit value. In this case, the command load factor setting process for setting the value of the same load factor limit value as the value of the command load factor, and the command load factor setting process.
Target opening calculation processing that calculates the throttle opening that obtains the load factor corresponding to the value of the command load factor as the value of the target opening, and
Throttle drive processing that drives the throttle valve to set the throttle opening to the target opening,
Throttle controller to do.
前記指令負荷率設定処理は、前記要求負荷率の値分の負荷率が得られるように前記スロットル開度を制御した場合のエンジントルクである実現トルクと、前記軸出力を前記出力制限値とした場合のエンジントルクであるトルク制限値と、を演算するとともに、前記実現トルクが前記トルク制限値以下の値となる場合を前記要求負荷率が前記負荷率制限値以下の値となる場合とする一方、前記実現トルクが前記トルク制限値を超える値となる場合を前記要求負荷率が前記負荷率制限値を超える値となる場合とする請求項1に記載のスロットル制御装置。 In the command load factor setting process, the realized torque, which is the engine torque when the throttle opening is controlled so that the load factor corresponding to the value of the required load factor can be obtained, and the shaft output are set to the output limit value. The torque limit value, which is the engine torque in the case, is calculated, and the case where the realized torque is equal to or less than the torque limit value is defined as the case where the required load factor is equal to or less than the load factor limit value. The throttle control device according to claim 1, wherein the case where the realized torque exceeds the torque limit value is the case where the required load factor exceeds the load factor limit value. 前記スロットル開度の制御範囲の最大値を最大開度TAmaxとし、エンジンの現在の制御状態における負荷率の最大値を最大負荷率KLmaxとし、前記スロットルバルブの通過前の吸気圧に対する同スロットルバルブの通過後の吸気圧の比をスロットル前後圧力比RPとし、負荷率を前記指令負荷率KLcとするために必要なスロットル前後圧力比RPを要求圧力比RP*とし、前記スロットル前後圧力比RPが既定値RPwotとなるときのスロットル開度を切替点開度TAwotとし、前記スロットル前後圧力比RPが前記既定値RPwotとなるときの負荷率を切替点負荷率KLwotとしたとき、
前記目標開度演算処理は、前記要求圧力比RP*が前記既定値RPwot以下の値となる場合には前記スロットル前後圧力比RPが前記要求圧力比RP*となるスロットル開度を前記目標開度の値として演算するとともに、前記要求圧力比RP*が前記既定値RPwotを超える値となる場合には下式の関係を満たす値「TA*」を前記目標開度の値として演算する処理である
請求項1又は請求項2に記載のスロットル制御装置。
Figure 2021156180
The maximum value of the control range of the throttle opening is set to the maximum opening TAmax, the maximum value of the load factor in the current control state of the engine is set to the maximum load factor KLmax, and the throttle valve of the same throttle valve with respect to the intake pressure before passing through the throttle valve. The ratio of the intake pressure after passing is the throttle front-rear pressure ratio RP, the throttle front-rear pressure ratio RP required to make the load factor the command load factor KLc is the required pressure ratio RP *, and the throttle front-rear pressure ratio RP is the default. When the throttle opening when the value is RPwot is the switching point opening TAwot and the load factor when the throttle front-rear pressure ratio RP is the default value RPwot is the switching point load factor KLwot.
The target opening degree calculation process sets the throttle opening degree at which the throttle front-rear pressure ratio RP becomes the required pressure ratio RP * when the required pressure ratio RP * becomes a value equal to or less than the default value RPwot. In addition to calculating as the value of, when the required pressure ratio RP * exceeds the default value RPwot, the value "TA *" satisfying the relationship of the following equation is calculated as the value of the target opening degree. The throttle control device according to claim 1 or 2.
Figure 2021156180
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