JP3303274B2 - Control device for electronically controlled throttle internal combustion engine - Google Patents
Control device for electronically controlled throttle internal combustion engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電制スロットル式
内燃機関の制御装置に関し、特に、スロットル弁の開度
を目標空気量が得られるように高精度に制御し、また、
空燃比を高精度に制御する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an electronically controlled throttle type internal combustion engine, and more particularly to a control device for controlling the opening of a throttle valve with high accuracy so as to obtain a target air amount.
The present invention relates to a technique for controlling an air-fuel ratio with high accuracy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、スロットル弁をモータなどのアク
チュエータによって開閉するよう構成し、アクセル操作
量や車速などに基づいて設定される目標トルクから目標
空気量を設定し、該目標空気量が得られる開度にスロッ
トル弁の開度を電子制御するよう構成された電制スロッ
トル式内燃機関が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a throttle valve is configured to be opened and closed by an actuator such as a motor, and a target air amount is set from a target torque set based on an accelerator operation amount, a vehicle speed, and the like, and the target air amount can be obtained. 2. Description of the Related Art There is known an electronically controlled throttle-type internal combustion engine configured to electronically control the opening of a throttle valve to the opening.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、電制スロッ
トル式内燃機関が、排気の一部を吸気系に還流して燃焼
温度を低減させることによりＮＯｘを低減する排気還流
装置を備え、然も、機関の燃焼混合気の空燃比を理論空
燃比よりも大幅にリーンに設定する所謂希薄燃焼機関で
あった場合には、希薄燃焼中は、還流された排気中に燃
焼に供される空気（酸素）が多く含まれることになる。The electronically-controlled throttle-type internal combustion engine includes an exhaust gas recirculation device that reduces NOx by recirculating a part of the exhaust gas to the intake system to reduce the combustion temperature. In the case of a so-called lean-burn engine in which the air-fuel ratio of the combustion air-fuel mixture of the engine is set to be significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, during lean-burn, the air (oxygen ).
【０００４】しかしながら、従来の電制スロットル式内
燃機関では、前記排気還流に含まれる燃焼に供される空
気量（酸素量）を考慮していなかったため、スロットル
制御の結果としてシリンダ内に吸入される空気量が目標
トルクに対して過剰となり、また、燃料供給量の演算が
前記還流空気量に対応していなかったため、空燃比とし
ては目標よりもリーンになってしまうという問題があっ
た。However, in the conventional electronically controlled throttle type internal combustion engine, since the amount of air (oxygen amount) included in the exhaust gas recirculation and provided for combustion is not taken into account, it is taken into the cylinder as a result of the throttle control. Since the air amount becomes excessive with respect to the target torque, and the calculation of the fuel supply amount does not correspond to the recirculated air amount, the air-fuel ratio becomes leaner than the target.
【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、排気還流装置を備えた機関において、目標トルク
に対応する空気量を高精度に得られるようにすることを
目的とする。また、目標トルクに対応する空気量を高精
度に得つつ、空燃比制御精度を確保し、最終的に目標ト
ルクを精度良く得られるようにすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an engine equipped with an exhaust gas recirculation device with which an air amount corresponding to a target torque can be obtained with high accuracy. It is another object of the present invention to ensure the air-fuel ratio control accuracy while obtaining the air amount corresponding to the target torque with high accuracy, and to finally obtain the target torque with high accuracy.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明は、排気還流装置を備えた電制スロットル式内燃
機関の制御装置において、図１に示すように構成され
る。図１において、目標空気量設定手段は、運転条件に
基づいて目標空気量を設定する。Therefore, the invention according to claim 1 is a control device for an electrically controlled throttle type internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation device as shown in FIG. In FIG. 1, target air amount setting means sets a target air amount based on operating conditions.
【０００７】また、還流空気量検出手段は、希薄燃焼中
において排気還流中に含まれる燃焼に供される空気量を
検出する。ここで、目標空気量補正手段は、還流空気量
検出手段で検出された前記空気量に基づいて目標空気量
設定手段で設定された目標空気量を減少補正する。そし
て、目標開度設定手段は、目標空気量補正手段で補正さ
れた目標空気量に基づいてスロットル弁の目標開度を設
定し、開閉制御手段は、スロットル弁を開閉するアクチ
ュエータを、前記目標開度設定手段で設定された目標開
度に基づいて制御する。[0007] Further, the recirculating air amount detecting means is provided for detecting the presence of lean air.
In step (1), the amount of air provided for combustion included in the exhaust gas recirculation is detected. Here, the target air amount correction means reduces and corrects the target air amount set by the target air amount setting means based on the air amount detected by the return air amount detection means. Then, the target opening setting means sets the target opening of the throttle valve based on the target air amount corrected by the target air amount correcting means, and the opening / closing control means controls the actuator for opening / closing the throttle valve by the target opening. The control is performed based on the target opening set by the degree setting means.
【０００８】即ち、希薄燃焼中において排気還流中に含
まれる燃焼に供される空気量（酸素量）を考慮せずに、
目標空気量引いてはスロットルの目標開度を設定する
と、実際には前記排気還流中の空気量（酸素量）だけシ
リンダ吸入空気量が多くなってしまうので、予め前記空
気量を見込んで目標空気量を設定する構成とした。請求
項２記載の発明では、前記目標空気量設定手段が、アク
セル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、車速
を検出する車速検出手段と、前記検出されたアクセル操
作量と車速とに基づいて機関の目標トルクを設定する目
標トルク設定手段と、機関回転速度を検出する機関回転
速度検出手段と、前記設定された目標トルクと検出され
た機関回転速度とに基づいて機関へ供給される目標燃料
量を設定する目標燃料量設定手段と、前記設定された目
標トルクと検出された機関回転速度とに基づいて燃焼混
合気の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、を
含んで構成され、前記設定された目標燃料量と目標空燃
比とに基づいて目標空気量を設定する構成とした。That is, without taking into account the amount of air (the amount of oxygen) supplied to the combustion contained in the exhaust gas recirculation during the lean combustion ,
If the target air amount is subtracted and the target opening of the throttle is set, the cylinder intake air amount actually increases by the air amount (oxygen amount) during the exhaust gas recirculation. The amount is set. In the invention according to claim 2, the target air amount setting means is based on an accelerator operation amount detecting means for detecting an accelerator operation amount, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, and the detected accelerator operation amount and vehicle speed. Target torque setting means for setting a target torque of the engine, an engine speed detecting means for detecting the engine speed, and a target supplied to the engine based on the set target torque and the detected engine speed. Target fuel amount setting means for setting the fuel amount; and target air-fuel ratio setting means for setting a target air-fuel ratio of the combustion mixture based on the set target torque and the detected engine speed. The target air amount is set based on the set target fuel amount and target air-fuel ratio.
【０００９】かかる構成によると、目標トルクに基づい
て目標燃料量が設定される一方、目標空燃比が設定さ
れ、前記目標燃料量の燃料を機関に供給したときに前記
目標空燃比になるような目標空気量が設定され、結果的
に、目標トルクを目標空燃比で得られる目標空気量が設
定される。請求項３記載の発明では、前記還流空気量検
出手段が、燃焼混合気の空気過剰率を検出する空気過剰
率検出手段と、排気還流量を検出する排気還流量検出手
段と、を含んで構成され、前記検出された空気過剰率と
排気還流量とに基づいて排気還流中に含まれる燃焼に供
される空気量を検出する構成とした。With this configuration, while the target fuel amount is set based on the target torque, the target air-fuel ratio is set, and when the fuel having the target fuel amount is supplied to the engine, the target air-fuel ratio becomes equal to the target air-fuel ratio. A target air amount is set, and consequently, a target air amount for obtaining a target torque at a target air-fuel ratio is set. In the invention according to claim 3, the recirculated air amount detecting means includes an excess air ratio detecting means for detecting an excess air ratio of the combustion air-fuel mixture, and an exhaust gas recirculation amount detecting means for detecting an exhaust gas recirculation amount. Then, the configuration is such that the amount of air used for combustion included in the exhaust gas recirculation is detected based on the detected excess air ratio and the exhaust gas recirculation amount.
【００１０】ここで、空気過剰率を、排気系或いは排気
還流通路に設けた酸素センサで検出される排気中酸素濃
度（排気空燃比）から検出することができ、また、燃料
供給量の演算における目標空燃比から推定することもで
きる。請求項４記載の発明では、前記排気還流装置が、
排気還流量を制御する排気還流制御弁の開度を、目標の
排気還流率に応じて制御する構成であって、前記排気還
流量検出手段が、前記目標の排気還流率と前記目標空気
量設定手段で設定された目標空気量とに基づいて排気還
流量を推定する構成とした。Here, the excess air ratio can be detected from the oxygen concentration in the exhaust gas (exhaust air-fuel ratio) detected by an oxygen sensor provided in the exhaust system or the exhaust gas recirculation passage. It can also be estimated from the target air-fuel ratio. In the invention described in claim 4, the exhaust gas recirculation device is
The opening of the exhaust gas recirculation control valve that controls the amount of exhaust gas recirculation
A configuration for controlling in accordance with the exhaust gas recirculation rate, the exhaust gas recirculation amount detecting means, estimates the exhaust gas recirculation amount based on the target air amount set by the exhaust gas recirculation rate the target air amount setting means of said target Configuration.
【００１１】ここで、目標の排気還流率は、一般的に
は、機関負荷（機関トルク）と機関回転速度とによって
決定される。請求項５記載の発明では、前記排気還流量
検出手段が、前記目標の排気還流率に応じた前記排気還
流制御弁の目標開度と前記排気還流制御弁の実際の開度
とに基づいて、前記推定され排気還流量を補正する構成
とした。Here, the target exhaust gas recirculation rate is generally determined by the engine load (engine torque) and the engine speed. According to a fifth aspect of the present invention, the exhaust gas recirculation amount detecting means is configured to perform the exhaust gas recirculation according to the target exhaust gas recirculation rate.
Target opening of the flow control valve and actual opening of the exhaust gas recirculation control valve
Based on this, the estimated exhaust gas recirculation amount is corrected.
【００１２】即ち、目標の排気還流率に基づいて排気還
流制御弁を制御しても、制御弁の応答遅れがあると、か
かる応答遅れの間は、実際には目標還流率を得られない
ことになり、その分、排気還流量の推定精度が低下する
ので、目標と実際の開度との相違に基づいて排気還流量
を補正することとした。請求項６記載の発明では、前記
還流空気量検出手段で検出された前記空気量に対応する
燃料供給量を、エアフローメータにより検出された機関
の吸入空気量に対応する燃料供給量に加算し、該加算結
果に基づいて機関への燃料供給を制御する燃料供給制御
手段を含んで構成されるものとした。That is, even if the exhaust gas recirculation control valve is controlled based on the target exhaust gas recirculation rate, if there is a response delay of the control valve, the target recirculation rate cannot be actually obtained during the response delay. Therefore, the accuracy of estimating the exhaust gas recirculation amount decreases accordingly, so the exhaust gas recirculation amount is corrected based on the difference between the target and the actual opening. In the invention according to claim 6, the fuel supply amount corresponding to the air amount detected by the return air amount detection means is added to the fuel supply amount corresponding to the intake air amount of the engine detected by the air flow meter, It is configured to include fuel supply control means for controlling fuel supply to the engine based on the addition result.
【００１３】前記エアフローメータは、排気還流が行な
われる吸気系の部分よりも上流側で大気から吸入される
空気量を検出するものであり、該エアフローメータで検
出された空気量に基づく燃料量に、前記排気還流中に含
まれる燃焼に供される空気量に基づく燃料量を加算し、
該加算補正された燃料量に基づいて燃料噴射弁を駆動制
御する。The air flow meter detects the amount of air sucked from the atmosphere upstream of a portion of the intake system in which exhaust gas recirculation is performed, and determines the amount of fuel based on the amount of air detected by the air flow meter. Adding a fuel amount based on an air amount provided for combustion included in the exhaust gas recirculation,
The driving of the fuel injection valve is controlled based on the added and corrected fuel amount.
【００１４】[0014]
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、希薄燃焼
中で排気還流中に燃焼に供される空気（酸素）が含まれ
ている場合、その分だけスロットルを通過して供給され
る空気量を少なく制御することができ、以て、要求され
る空気量を高精度に得られるという効果がある。According to the first aspect of the present invention, lean combustion is performed.
When the air (oxygen) used for combustion during exhaust gas recirculation is contained in the exhaust gas, the amount of air supplied through the throttle can be controlled to be smaller by that amount, so that the required air The effect is that the amount can be obtained with high precision.
【００１５】請求項２記載の発明によると、目標燃料量
及び目標空燃比が満たされるようにスロットル弁開度を
制御するものにおいて、目標燃料量及び目標空燃比を満
たす空気量を高精度に得られ、以て、目標トルクを高精
度に得ることが可能になるという効果がある。請求項３
記載の発明によると、排気還流中に含まれる燃焼に供さ
れる空気量（酸素量）を、燃焼混合気の空気過剰率と排
気還流量とに基づいて精度良く検出できるという効果が
ある。According to the second aspect of the present invention, the throttle valve opening is controlled so as to satisfy the target fuel amount and the target air-fuel ratio, and the air amount satisfying the target fuel amount and the target air-fuel ratio is obtained with high accuracy. Therefore, there is an effect that the target torque can be obtained with high accuracy. Claim 3
According to the described invention, there is an effect that the amount of air (oxygen amount) provided for combustion included in the exhaust gas recirculation can be accurately detected based on the excess air ratio of the combustion air-fuel mixture and the amount of exhaust gas recirculation.
【００１６】請求項４記載の発明によると、排気還流中
の空気量（酸素量）を検出するのに用いる排気還流量
を、運転条件に因らずに簡易に推定させることができる
という効果がある。請求項５記載の発明によると、排気
還流制御弁の開度が、制御に対して応答遅れをもって変
化する場合であっても、排気還流量を精度良く推定で
き、以て、排気還流中の空気量の検出精度を確保できる
という効果がある。According to the fourth aspect of the present invention, the amount of recirculated exhaust gas used for detecting the amount of air (the amount of oxygen) during recirculated exhaust gas can be easily estimated irrespective of operating conditions. is there. According to the fifth aspect of the present invention, even when the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve changes with a response delay to the control, the amount of exhaust gas recirculation can be estimated with high accuracy. There is an effect that the detection accuracy of the amount can be ensured.
【００１７】請求項６記載の発明によると、エアフロー
メータで検出されない排気還流中に含まれる空気量に対
応する燃料を供給させることができ、目標空燃比の混合
気を精度良く形成させることができるという効果があ
る。According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to supply fuel corresponding to the amount of air contained in the exhaust gas recirculation which is not detected by the air flow meter, and it is possible to accurately form a mixture having the target air-fuel ratio. This has the effect.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。システム構成を図２に示す。内燃機
関１の燃焼室に臨ませて燃料噴射弁２を設けてある。こ
の燃料噴射弁２は、噴射パルス信号によって間欠的に開
駆動し、燃料を直接燃焼室内に噴射供給するものであ
り、該燃焼室内への直接噴射方式により層状燃焼を行な
わせ、希薄燃焼を可能としている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows the system configuration. A fuel injection valve 2 is provided facing a combustion chamber of the internal combustion engine 1. The fuel injection valve 2 is opened intermittently by an injection pulse signal to inject and supply fuel directly into the combustion chamber, and performs stratified combustion by a direct injection method into the combustion chamber to enable lean combustion. And
【００１９】機関１には、吸気通路３に介装されたスロ
ットル弁４で調整された空気が吸引され、前記燃料噴射
弁２から噴射された燃料とによって混合気が形成され
る。該混合気は、点火栓５による火花点火によって着火
燃焼し、燃焼排気は、排気通路６を介して排出される。
また、排気通路６とスロットル弁４下流側の吸気通路３
とを接続する排気還流通路７と、該排気還流通路７に介
装される排気還流制御弁８とが設けられる。In the engine 1, air adjusted by a throttle valve 4 provided in an intake passage 3 is sucked, and an air-fuel mixture is formed by the fuel injected from the fuel injection valve 2. The air-fuel mixture is ignited and burned by spark ignition by the ignition plug 5, and the combustion exhaust is discharged through the exhaust passage 6.
The exhaust passage 6 and the intake passage 3 downstream of the throttle valve 4 are also provided.
, And an exhaust gas recirculation control valve 8 provided in the exhaust gas recirculation passage 7.
【００２０】更に、前記スロットル弁４には、その開度
ＴＶＯをモータ等のアクチュエータを用いて電子制御す
る電制スロットル装置９が備えられている。前記燃料噴
射弁２による燃料噴射、前記点火栓５による点火、前記
排気還流制御弁８の開度、前記電制スロットル装置９を
制御するコントロールユニット10は、マイクロコンピュ
ータを含んで構成され、後述する各種センサからの信号
に基づいて各種制御を行なう。Further, the throttle valve 4 is provided with an electronically controlled throttle device 9 for electronically controlling the opening TVO using an actuator such as a motor. A control unit 10 that controls the fuel injection by the fuel injection valve 2, the ignition by the spark plug 5, the opening of the exhaust gas recirculation control valve 8, and the electronically controlled throttle device 9 includes a microcomputer, and will be described later. Various controls are performed based on signals from various sensors.
【００２１】前記各種センサとしては、以下のようなも
のが設けられている。アクセル開度センサ11（アクセル
操作量検出手段）は、ドライバによって踏み込まれたア
クセルペダルの踏込み量を検出する。クランク角センサ
12（機関回転速度検出手段）は、単位クランク角毎の単
位角度信号及び気筒間の行程位相差毎の基準角度信号を
発生し、前記単位角度信号の単位時間当りの発生数を計
測することにより、或いは、前記基準角度信号の発生周
期を計測することにより、機関回転速度Ｎｅを検出でき
る。The following are provided as the various sensors. The accelerator opening sensor 11 (accelerator operation amount detection means) detects the amount of depression of the accelerator pedal depressed by the driver. Crank angle sensor
12 (engine rotation speed detecting means) generates a unit angle signal for each unit crank angle and a reference angle signal for each stroke phase difference between cylinders, and measures the number of the unit angle signals generated per unit time. Alternatively, the engine rotation speed Ne can be detected by measuring the generation cycle of the reference angle signal.
【００２２】エアフローメータ13は、機関１の吸入空気
量Ｑ (単位時間当りの吸入空気量＝吸入空気流量) を検
出する。水温センサ14は、機関１の冷却水温度Ｔｗを検
出し、車速センサ15（車速検出手段）は、車両の走行速
度（車速）を検出する。更に、排気通路６には、燃焼混
合気の空燃比と相関がある排気中の酸素濃度を検出する
酸素センサ16（空気過剰率検出手段）が設けられてい
る。The air flow meter 13 detects an intake air amount Q of the engine 1 (intake air amount per unit time = intake air flow rate). The water temperature sensor 14 detects the cooling water temperature Tw of the engine 1, and the vehicle speed sensor 15 (vehicle speed detecting means) detects the running speed (vehicle speed) of the vehicle. Further, the exhaust passage 6 is provided with an oxygen sensor 16 (excess air ratio detecting means) for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas which is correlated with the air-fuel ratio of the combustion mixture.
【００２３】前記各種センサからの検出信号を入力する
コントロールユニット10は、機関回転速度Ｎｅと機関負
荷（トルク）とに基づいて目標排気還流率を決定し、こ
れに応じて排気還流制御弁８の開度を制御する。また、
コントロールユニット10は、機関回転速度Ｎｅと機関負
荷とに基づいて点火時期を決定し、これに応じて点火栓
５に対して点火信号を出力する。The control unit 10 for inputting detection signals from the various sensors determines a target exhaust gas recirculation rate based on the engine speed Ne and the engine load (torque), and in response to this, sets the target exhaust gas recirculation control valve 8. Control the opening. Also,
The control unit 10 determines an ignition timing based on the engine speed Ne and the engine load, and outputs an ignition signal to the ignition plug 5 in response to the determination.
【００２４】更に、コントロールユニット10は、図３〜
図５のフローチャートに示すようにして、燃料噴射弁２
による燃料噴射、及び、スロットル開度を電子制御す
る。図３のフローチャートは、スロットル弁４の目標開
度ｔＴＶＯを設定するルーチンを示す。まず、ステップ
１（図中ではＳ１と記してある。以下同様）では、前記
アクセル開度センサ11によって検出されたアクセル操作
量 (アクセルペダル踏込み量)Ａｃｃと、車速センサ15
によって検出された車速ＶＳＰとに基づいて、車両の目
標駆動力を得るのに要求される機関の目標トルクｔＴｅ
を演算する（目標トルク設定手段）。Further, the control unit 10 has the configuration shown in FIGS.
As shown in the flowchart of FIG.
Electronic control of fuel injection and throttle opening. 3 shows a routine for setting the target opening tTVO of the throttle valve 4. First, in step 1 (indicated as S1 in the figure, the same applies hereinafter), the accelerator operation amount (accelerator pedal depression amount) Acc detected by the accelerator opening sensor 11 and the vehicle speed sensor 15
Target torque tTe of the engine required to obtain the target driving force of the vehicle based on the vehicle speed VSP detected by
(Target torque setting means).
【００２５】ステップ２では、前記機関の目標トルクｔ
Ｔｅと、クランク角センサ２からの検出信号に基づいて
算出された機関回転速度Ｎｅとに基づいて、図示のよう
なマップからの検索等により、目標燃料量ｔＱｆを求め
る（目標燃料量設定手段）。ステップ３では、前記目標
トルクｔＴｅと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、図示の
ようなマップからの検索等により、目標空燃比ｔＡ／Ｆ
を求める（目標空燃比設定手段）。In step 2, the target torque t of the engine
Based on Te and the engine speed Ne calculated based on the detection signal from the crank angle sensor 2, a target fuel amount tQf is obtained by searching a map as shown in the drawing or the like (target fuel amount setting means). . In step 3, based on the target torque tTe and the engine speed Ne, a target air-fuel ratio tA / F is obtained by searching a map as shown in the drawing.
(Target air-fuel ratio setting means).
【００２６】ステップ４では、前記目標燃料量ｔＱｆと
前記目標空燃比ｔＡ／Ｆとを乗算して、シリンダに吸入
される目標空気量ｔＱａ（ｔＱａ＝ｔＱｆ×ｔＡ／Ｆ）
を算出する（目標空気量設定手段）。ステップ５では、
前記目標空気量ｔＱａから、排気還流中に含まれる燃焼
に供される空気量（酸素量）ｔＥＧＯ2 を減算し、該減
算結果を最終的な目標空気量ｔＱａ１（ｔＱａ１＝ｔＱ
ａ−ｔＥＧＯ2 ）とする（目標空気量補正手段）。In step 4, the target fuel amount tQf is multiplied by the target air-fuel ratio tA / F to obtain a target air amount tQa to be taken into the cylinder (tQa = tQf × tA / F).
(Target air amount setting means). In step 5,
The target air quantity from tQa, the amount of air used in combustion contained in exhaust gas recirculation (oxygen) TEGO 2 were subtracted, the final target air amount subtraction result tQa1 (tQa1 = tQ
a-tEGO 2 ) (target air amount correction means).
【００２７】目標空気量ｔＱａは、所期の空燃比とした
ときに目標トルクｔＴｅが得られるように設定する必要
がある。一方、希薄燃焼中に排気還流が行なわれると、
かかる排気還流中に含まれる燃焼に供される空気量（酸
素量）分だけ、実質的なシリンダ吸入空気量が増大して
しまう。従って、前記目標トルクｔＴｅに対応する空気
量を、スロットル通過空気量のみで得るものとして目標
空気量ｔＱａを設定し、この目標空気量ｔＱａから目標
開度ｔＴＶＯを設定すると、実際には、前記排気還流中
の空気量だけ過剰に空気が吸引されることになってしま
う。The target air amount tQa needs to be set so that the target torque tTe can be obtained when the desired air-fuel ratio is obtained. On the other hand, if exhaust gas recirculation is performed during lean combustion,
The substantial cylinder intake air amount increases by the amount of air (oxygen amount) provided for combustion included in the exhaust gas recirculation. Therefore, if the target air amount tQa is set so that the air amount corresponding to the target torque tTe can be obtained only from the throttle passing air amount, and the target opening degree tTVO is set based on the target air amount tQa, actually, the exhaust Air is excessively sucked in by the amount of air under reflux.
【００２８】そこで、スロットル通過空気量と排気還流
中の空気量との合計として、目標トルクｔＴｅに対応す
る空気量が得られるように、スロットル通過の目標空気
量ｔＱａとしては、前記排気還流中の空気量分だけ減少
補正した値を設定させるようにしている。尚、前記空気
量ｔＥＧＯ2 の設定については後述する。Therefore, the target air amount tQa of the throttle passage is set as the target air amount tQa of the throttle so that an air amount corresponding to the target torque tTe is obtained as the sum of the air amount passing through the throttle and the air amount during the exhaust gas recirculation. A value reduced and corrected by the amount of air is set. It will be described later setting of the air volume TEGO 2.
【００２９】ステップ６では、前記機関回転速度Ｎｅと
前記目標空気量ｔＱａ１とに基づいて、図示のようなマ
ップからの検索等により、スロットル弁４の目標開口面
積ｔＡａを求める。ステップ７では、前記目標開口面積
ｔＡａが得られるスロットル弁４の目標開度ｔＴＶＯ
を、図示のようなマップからの検索等により求める（目
標開度設定手段）。In step 6, a target opening area tAa of the throttle valve 4 is determined by searching a map as shown on the basis of the engine speed Ne and the target air amount tQa1. In step 7, the target opening tTVO of the throttle valve 4 at which the target opening area tAa is obtained.
Is obtained by a search from a map as shown in the drawing (target opening degree setting means).
【００３０】ステップ８では、このようにして求められ
た目標開度ｔＴＶＯの信号を、前記電制スロットル装置
９に出力する（開閉制御手段）。これにより、スロット
ル弁９の開度が前記設定された目標開度ｔＴＶＯにフィ
ードバック制御され、スロットル通過空気量としては前
記目標空気量ｔＱａ１が得られ、かかるスロットル通過
空気量に対して、排気還流によって吸気系に戻される空
気量が加算されて、シリンダ内に吸引される。In step 8, the signal of the target opening degree tTVO obtained in this way is output to the electronically controlled throttle device 9 (opening / closing control means). As a result, the opening of the throttle valve 9 is feedback-controlled to the set target opening tTVO, and the target air amount tQa1 is obtained as the throttle passing air amount. The amount of air returned to the intake system is added, and is sucked into the cylinder.
【００３１】次に図４のフローチャートに示される空気
量ｔＥＧＯ2 検出ルーチンを説明する。ステップ21で
は、前記ステップ１と同様にして、機関の目標トルクｔ
Ｔｅを演算する。ステップ22では、排気還流制御におい
てトルク（機関負荷）と機関回転速度Ｎｅとに応じて予
め設定されている目標排気還流率ｔＥＧＲを、図示のよ
うなマップからの検索等により求める。[0031] Next will be described the amount of air TEGO 2 detection routine shown in the flowchart of FIG. In step 21, similarly to step 1, the target torque t of the engine is set.
Calculate Te. In step 22, a target exhaust gas recirculation rate tEGR, which is set in advance in the exhaust gas recirculation control according to the torque (engine load) and the engine speed Ne, is obtained by searching a map as shown in the drawing.
【００３２】ステップ23では、酸素センサ16で検出され
る排気中の酸素濃度から、燃焼混合気における空気過剰
率λ（排気空燃比）を検出する。尚、燃料噴射量の演算
における目標空燃比を、空気過剰率に変換して用いても
良いし、逆に、空気過剰率の代わりに空燃比を用いても
良い。ステップ24では、下式に従って空気量ｔＥＧＯ2
を演算する。In step 23, the excess air ratio λ (exhaust air-fuel ratio) in the combustion mixture is detected from the oxygen concentration in the exhaust gas detected by the oxygen sensor 16. The target air-fuel ratio in the calculation of the fuel injection amount may be converted into an excess air ratio and used, or conversely, the air-fuel ratio may be used instead of the excess air ratio. In step 24, the air amount tEGO 2 is calculated according to the following equation.
Is calculated.
【００３３】ｔＥＧＯ2 ＝ｔＱａ×ｔＥＧＲ×（λ−
１）／λ×実開口面積／目標開口面積 ここで、ｔＱａは前記ステップ４で演算されるシリンダ
に吸入される目標空気量、ｔＥＧＲは前記ステップ22で
求められた目標排気還流率、λはステップ23で求められ
た燃焼混合気の空気過剰率、実開口面積はセンサで検出
した排気還流制御弁８の開度から求めた値、目標開口面
積は前記目標排気還流率に応じた排気還流制御弁８の目
標開口面積である。TEGO 2 = tQa × tEGR × (λ−
1) / λ × actual opening area / target opening area Here, tQa is the target air amount to be drawn into the cylinder calculated in step 4, tEGR is the target exhaust gas recirculation rate obtained in step 22, and λ is step. The excess air ratio of the combustion air-fuel mixture obtained in 23, the actual opening area is a value obtained from the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve 8 detected by the sensor, and the target opening area is the exhaust gas recirculation control valve corresponding to the target exhaust gas recirculation rate. 8 is the target opening area.
【００３４】即ち、ｔＱａ×ｔＥＧＲによって排気還流
量が求められ（排気還流量検出手段）、この値に（λ−
１）／λを乗算することで、排気還流中に含まれる燃焼
に供される空気量（還流空気量）が求めれる（還流空気
量検出手段）。更に、排気還流制御弁８の開度が制御に
対して応答遅れをもって変化するために目標開口面積が
得られていない開度変化の過渡状態である場合には、目
標開口面積になっていて目標の排気還流率になっている
ものとして演算される還流空気量に誤差を生じることに
なってしまうので、実開口面積と目標開口面積との比に
応じた補正を加える構成としてある。That is, the exhaust gas recirculation amount is obtained by tQa × tEGR (exhaust gas recirculation amount detecting means), and this value is expressed by (λ−
1) By multiplying by / λ, the amount of air (recirculated air amount) included in the exhaust gas recirculation and provided for combustion is obtained (recirculated air amount detecting means). Further, when the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve 8 changes with a response delay with respect to the control, and the opening state is in a transient state in which the target opening area is not obtained, the target opening area becomes the target opening area. Since an error occurs in the amount of recirculated air calculated assuming the exhaust gas recirculation rate, the correction is made according to the ratio between the actual opening area and the target opening area.
【００３５】図５のフローチャートは、燃料噴射量の演
算ルーチンを示す。ステップ41では、エアフローメータ
13で検出された吸入空気量（単位時間当たりの吸入空気
量）Ｑを読み込む。ステップ42では、前記読み込まれた
吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、スロッ
トル通過空気量に対応する基本燃料噴射量Ｔｐを、 Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ（Ｋは定数） として算出する。The flowchart of FIG. 5 shows a routine for calculating the fuel injection amount. In step 41, the air flow meter
The intake air amount (intake air amount per unit time) Q detected in 13 is read. In step 42, the basic fuel injection amount Tp corresponding to the throttle passing air amount is calculated as Tp = K × Q / Ne (K is a constant) based on the read intake air amount Q and the engine rotation speed Ne. I do.
【００３６】ステップ43では、前記排気還流中に含まれ
るものとして求められた空気量ｔＥＧＯ2 に基づいて、
該空気量ｔＥＧＯ2 に対応する噴射量ＴｐＥＧＲを、 ＴｐＥＧＲ＝Ｋ×ｔＥＧＯ2 として算出する。ステップ44では、最終的な基本燃料噴
射量Ｔｐcyl を、 Ｔｐcyl ＝Ｔｐ＋ＴｐＥＧＲ として算出する（燃料供給制御手段）。In step 43, based on the air amount tEGO 2 obtained as being included in the exhaust gas recirculation,
The injection quantity TpEGR corresponding to the air amount TEGO 2, is calculated as TpEGR = K × tEGO 2. In step 44, the final basic fuel injection amount Tpcyl is calculated as Tpcyl = Tp + TpEGR (fuel supply control means).
【００３７】即ち、前記Ｔｐは、スロットル通過空気量
のみに対応して算出されるものであり、実際には、排気
還流によって吸気系に戻される燃焼に供される空気量が
あるから、前記Ｔｐに従って燃料噴射を行なわせたので
は、前記排気還流によりシリンダ内に供給される空気量
に対応する分の燃料が不足して、燃焼混合気の空燃比が
目標に対してリーン化してしまう。そこで、エアフロー
メータ13の検出結果を用いた噴射量の他に、排気還流に
よって供給される空気量に対応する噴射量を演算してお
いて、これを合計することで、スロットル通過空気量と
排気還流により供給される空気量との合計としてシリン
ダ内に吸入される空気量に対応した噴射量の設定が行な
えるようにしている。That is, the Tp is calculated corresponding to only the amount of air passing through the throttle. In practice, there is an amount of air used for combustion returned to the intake system by exhaust gas recirculation. If the fuel injection is performed according to the following formula, the fuel corresponding to the amount of air supplied into the cylinder by the exhaust gas recirculation becomes insufficient, and the air-fuel ratio of the combustion mixture becomes leaner than the target. Therefore, in addition to the injection amount using the detection result of the air flow meter 13, the injection amount corresponding to the air amount supplied by the exhaust gas recirculation is calculated, and the total is calculated. The injection amount corresponding to the amount of air taken into the cylinder can be set as the sum of the amount of air supplied by the recirculation.
【００３８】ステップ45では、前記基本燃料噴射量Ｔｐ
cyl に各種の補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉを求
める。ステップ46では、前記燃料噴射量Ｔｉをレジスタ
にセットする。これにより、所定の噴射タイミングにな
ったときに、前記燃料噴射量が読み出され、該燃料噴射
量に相当するパルス幅の噴射パルス信号が前記燃料噴射
弁２に出力される。In step 45, the basic fuel injection amount Tp
Various corrections are made to cyl to obtain the final fuel injection amount Ti. In step 46, the fuel injection amount Ti is set in a register. Thus, when the predetermined injection timing comes, the fuel injection amount is read, and an injection pulse signal having a pulse width corresponding to the fuel injection amount is output to the fuel injection valve 2.
【００３９】尚、上記では、直接噴射方式としたが、所
謂ポート噴射式の内燃機関であっても良い。Although the direct injection system has been described above, a so-called port injection type internal combustion engine may be used.
【図１】請求項１記載の発明の構成ブロック図。FIG. 1 is a configuration block diagram of the invention according to claim 1;
【図２】実施形態のシステム構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a system configuration of the embodiment.
【図３】実施形態における目標開度設定ルーチンを示す
フローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing a target opening degree setting routine in the embodiment.
【図４】実施形態における排気還流中空気量検出ルーチ
ンを示すフローチャート。FIG. 4 is a flowchart showing an exhaust air recirculation air amount detection routine according to the embodiment;
【図５】実施形態における噴射量演算ルーチンを示すフ
ローチャート。FIG. 5 is a flowchart illustrating an injection amount calculation routine according to the embodiment.
１ 機関 ２ 燃料噴射弁 ３ 吸気通路 ４ スロットル弁 ５ 点火栓 ６ 排気通路 ７ 排気還流通路 ８ 排気還流制御弁 ９ 電制スロットル装置 10 コントロールユニット 11 アクセル操作量センサ 12 クランク角センサ 13 エアフローメータ 14 水温センサ 15 車速センサ 16 酸素センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Fuel injection valve 3 Intake passage 4 Throttle valve 5 Spark plug 6 Exhaust passage 7 Exhaust recirculation passage 8 Exhaust recirculation control valve 9 Electronically controlled throttle device 10 Control unit 11 Accelerator operation amount sensor 12 Crank angle sensor 13 Air flow meter 14 Water temperature sensor 15 Vehicle speed sensor 16 Oxygen sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｐ ３２０ ３２０Ｃ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ (56)参考文献 特開 平６−1163（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−35440（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−65813（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−4574（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−103865（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/02 310 F02D 9/02 F02D 41/04 305 F02D 41/04 330 F02D 41/14 310 F02D 41/14 320 F02M 25/07 550 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI F02D 41/14 310 F02D 41/14 310P 320 320C F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R (56) References 1163 (JP, A) JP-A-8-35440 (JP, A) JP-A-8-65813 (JP, A) JP-A 8-4574 (JP, A) JP-A-4-103865 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 41/02 310 F02D 9/02 F02D 41/04 305 F02D 41/04 330 F02D 41/14 310 F02D 41/14 320 F02M 25/07 550
Claims (6)
燃機関の制御装置であって、 運転条件に基づいて目標空気量を設定する目標空気量設
定手段と、希薄燃焼中において 排気還流中に含まれる燃焼に供され
る空気量を検出する還流空気量検出手段と、 該還流空気量検出手段で検出された前記空気量に基づい
て前記目標空気量設定手段で設定された目標空気量を減
少補正する目標空気量補正手段と、 該目標空気量補正手段で補正された目標空気量に基づい
てスロットル弁の目標開度を設定する目標開度設定手段
と、 スロットル弁を開閉するアクチュエータを、前記目標開
度設定手段で設定された目標開度に基づいて制御する開
閉制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする電制スロットル式
内燃機関の制御装置。1. A control device of the electronically controlled throttle internal combustion engine with exhaust gas recirculation system, a target air amount setting means for setting a target air amount based on the operating conditions, during exhaust gas recirculation in a lean-burn Circulating air amount detecting means for detecting the amount of air included in the combustion included, and reducing the target air amount set by the target air amount setting means based on the air amount detected by the circulating air amount detecting means. Target air amount correction means for correcting, target opening degree setting means for setting a target opening degree of the throttle valve based on the target air amount corrected by the target air amount correction means, and an actuator for opening and closing the throttle valve, A control device for an electronically controlled throttle-type internal combustion engine, comprising: opening / closing control means for controlling based on a target opening set by target opening setting means.
の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、 機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、 前記設定された目標トルクと検出された機関回転速度と
に基づいて機関へ供給される目標燃料量を設定する目標
燃料量設定手段と、 前記設定された目標トルクと検出された機関回転速度と
に基づいて燃焼混合気の目標空燃比を設定する目標空燃
比設定手段と、 を含んで構成され、前記設定された目標燃料量と目標空
燃比とに基づいて目標空気量を設定することを特徴とす
る請求項１記載の電制スロットル式内燃機関の制御装
置。2. The engine according to claim 1, wherein the target air amount setting means includes an accelerator operation amount detecting means for detecting an accelerator operation amount, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, and an engine operation based on the detected accelerator operation amount and vehicle speed. Target torque setting means for setting a target torque; engine speed detecting means for detecting an engine speed; and a target fuel amount supplied to the engine based on the set target torque and the detected engine speed. Target fuel amount setting means for setting, and target air-fuel ratio setting means for setting a target air-fuel ratio of the combustion mixture based on the set target torque and the detected engine speed, 2. The control device according to claim 1, wherein the target air amount is set based on the set target fuel amount and the target air-fuel ratio.
と、 排気還流量を検出する排気還流量検出手段と、 を含んで構成され、 前記検出された空気過剰率と排気還流量とに基づいて排
気還流中に含まれる燃焼に供される空気量を検出するこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の電制スロットル
式内燃機関の制御装置。3. The recirculated air amount detecting means comprises: an excess air ratio detecting means for detecting an excess air ratio of a combustion air-fuel mixture; and an exhaust gas recirculation amount detecting means for detecting an exhaust gas recirculation amount. 3. The electronically controlled throttle-type internal combustion engine according to claim 1, wherein an amount of air provided for combustion included in the exhaust gas recirculation is detected based on the detected excess air ratio and the exhaust gas recirculation amount. Control device.
る排気還流制御弁の開度を、目標の排気還流率に応じて
制御する構成であって、 前記排気還流量検出手段が、前記目標の排気還流率と前
記目標空気量設定手段で設定された目標空気量とに基づ
いて排気還流量を推定することを特徴とする請求項３記
載の電制スロットル式内燃機関の制御装置。 4. The exhaust gas recirculation device controls an exhaust gas recirculation amount.
The opening of the exhaust gas recirculation control valve according to the target exhaust gas recirculation rate.
A configuration for controlling the exhaust gas recirculation amount detecting means, and estimates the exhaust gas recirculation amount based on the target air amount set by the exhaust gas recirculation rate the target air amount setting means of said target The control device for an electrically controlled throttle type internal combustion engine according to claim 3.
気還流率に応じた前記排気還流制御弁の目標開度と前記
排気還流制御弁の実際の開度とに基づいて、前記推定さ
れた排気還流量を補正することを特徴とする請求項４記
載の電制スロットル式内燃機関の制御装置。5. An exhaust gas recirculation amount detecting means, comprising:
The target opening degree of the exhaust gas recirculation control valve according to the gas recirculation rate and the
5. The control device according to claim 4 , wherein the estimated amount of exhaust gas recirculation is corrected based on an actual opening degree of the exhaust gas recirculation control valve .
量に対応する燃料供給量を、エアフローメータにより検
出された機関の吸入空気量に対応する燃料供給量に加算
し、該加算結果に基づいて機関への燃料供給を制御する
燃料供給制御手段を含んで構成されたことを特徴とする
請求項１〜５のいずれか１つに記載の電制スロットル式
内燃機関の制御装置。6. A fuel supply amount corresponding to an air amount detected by said return air amount detection means is added to a fuel supply amount corresponding to an intake air amount of the engine detected by an air flow meter, and the result of addition is added to the result. The control device for an electronically controlled throttle-type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, further comprising fuel supply control means for controlling fuel supply to the engine based on the control information.
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|---|---|---|---|
| JP10589096A JP3303274B2 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Control device for electronically controlled throttle internal combustion engine |
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040592A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Hitachi, Ltd. | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine |
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| WO2005040592A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Hitachi, Ltd. | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine |
| US7290528B2 (en) | 2003-10-23 | 2007-11-06 | Hitachi, Ltd. | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine |
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