JP3552475B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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    • Y02T10/40Engine management systems

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、トルク制御精度を向上する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の内燃機関のトルク制御装置としては、例えば、特開昭62−110536号公報に開示されたものがある。
このトルク制御装置は、目標スロットル弁開度を目標機関トルクと機関回転速度とから直接検索する構成となっている。
【0003】
これは、所定の空燃比(例えば理論空燃比)を前提として設定されているためであり、空燃比を運転状態に応じて可変に制御する機関にはそのまま適用できない。
つまり、同一の機関運転性能、即ち、機関回転速度と機関トルクとを同一に維持しつつ空燃比を変化させるには、スロットル弁開度及び燃料供給量を共に変更する必要があり、例えば、空燃比がリーンのときは、理論空燃比のときと比較して必要吸入空気量は増大し、必要燃料供給量は減少するが、従来装置では、これに対処できない。
【0004】
このような問題を解決する手法として、次のことが考えられる。
即ち、機関の目標空燃比と目標トルクとを両立させて制御させる目的に対応して、アクセル開度と機関回転速度とから理論空燃比時における基準目標空気量と目標当量比とを求め、これから目標空燃比に対応する目標空気量を得て、目標スロットル弁開度を求め、スロットル弁開度制御装置によりスロットル弁を駆動する一方、機関回転速度と実吸入空気量とから求めた基本燃料噴射パルス幅を前記目標当量比及び無効パルス幅で補正して得られた燃料噴射パルス幅で燃料噴射弁を駆動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、目標空燃比の変化時には、目標スロットル弁開度の変化に因る吸入空気量の変化に遅れ(シリンダ吸気充填遅れ)があるため、上記のトルク制御手法では、その吸入空気量の遅れに対応して、目標当量比の位相を遅らせた第2目標当量比を演算して、これにより基本燃料噴射パルス幅を補正するようにして、機関トルクの制御精度を高めることが必要である。
【0006】
しかしながら、例えばスロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータの応答特性や演算タイミング等の問題から、実際にはスロットル弁開度指令値(目標スロットル弁開度)と実スロットル弁開度の間にも位相の遅れが存在し、前述した吸入空気量の遅れによる目標当量比の位相補正だけでは、要求される目標当量比の位相とはならず、結果として、機関トルクが目標値からずれる。
【0007】
図10は、同図(A)において吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて、目標当量比を補正して、目標当量比tDML(第2目標当量比)を演算した従来技術の制御を示しており、この目標当量比tDMLを図10(B)に示したシリンダ吸入空気量に対応させた制御が不可能であることを示している。
尚、図11は、上述したスロットルアクチュエータの応答特性例を示しており、一般的には、スロットル弁開度信号に対して、実スロットル弁開度は、無駄時間と、1次遅れで表される。
【0008】
この場合、スロットル弁の開方向と閉方向で応答時定数が変化する場合や、図12に示すように、バッテリ電圧VBにより応答時定数そのものも変化する場合がある。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、空燃比を目標値に維持しつつ、機関トルクを目標値に制御し得ると共に、目標空燃比の変化時にもより精度良く機関トルクを制御し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に係る発明は、図1に示すように、
機関の吸気系に介装されたスロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、
機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
機関への吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
検出されたアクセル操作量と検出された機関回転速度とに基づいて、基準空燃比/目標空燃比に相当する目標当量比を演算する目標当量比演算手段と、
前記目標当量比を、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度との間の位相遅れ分に応じて補正する第1の目標当量比補正手段と、
前記第1の目標当量比補正手段により補正された目標当量比を、吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて補正する第2の目標当量比補正手段と、
目標空燃比に対応した目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記目標吸入空気量と機関回転速度とに基づいて、目標スロットル弁開度を演算する目標スロットル弁開度演算手段と、
検出された吸入空気量と機関回転速度とに基づいて、基準空燃比に対応する基本燃料供給量を演算し、かつ該基本燃料供給量を前記第2の目標当量比補正手段により補正した目標当量比に基づいて補正して燃料供給量を演算する燃料供給量演算手段と、
前記スロットル弁開度が演算された目標スロットル弁開度となるように、前記スロットル弁駆動手段を制御するスロットル弁開度制御手段と、
前記燃料供給量が演算された燃料供給量となるように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給量制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする。
【0010】
請求項2に係る発明は、
前記目標吸入空気量演算手段は、目標機関トルクと機関回転速度とに基づいて、目標空燃比に対応した目標吸入空気量を演算することを特徴とする。
請求項3に係る発明は、
前記目標機関トルクは、アクセル操作量と機関回転速度とに基づいて、若しくは外部からの指令により演算されることを特徴とする。
【0011】
請求項4に係る発明は、
検出されたアクセル操作量と検出された機関回転速度とに基づいて基準空燃比に対応した基準目標吸入空気量を演算する基準目標吸入空気量演算手段を含んで構成され、
前記目標吸入空気量演算手段は、前記基準目標吸入空気量を目標当量比演算手段により演算された目標当量比で除して目標空燃比に対応した目標吸入空気量を演算することを特徴とする。
【0012】
請求項5に係る発明は、
前記第1の目標当量比補正手段は、スロットル弁駆動手段の応答特性に基づいて設定される、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相の遅れ分としての補正係数に基づいて目標当量比を補正することを特徴とする。
請求項6に係る発明は、
前記補正係数は、バッテリ電圧及びスロットル弁の状態のうち少なくとも1つをパラメータとして設定されることを特徴とする。
【0013】
請求項7に係る発明は、
前記スロットル弁の状態は、スロットル弁開方向、閉方向、開度であることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、
前記第1の目標当量比補正手段は、無駄時間補正手段及び1次遅れ補正手段の少なくとも一方により、目標当量比を補正することを特徴とする。
【0014】
請求項9に係る発明は、
前記内燃機関は、燃料噴射弁により、ピストン冠面とシリンダボア内周面とシリンダヘッド下面との間に形成された燃焼室内に燃料を直接噴射し、点火プラグによって火花点火を行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関であることを特徴とする。
【0015】
請求項10に係る発明は、
機関の運転状態に応じた目標機関トルクと目標空燃比とが得られるように、吸入空気量と燃料供給量とを制御し、
前記燃料供給量は、基準空燃比/目標空燃比に相当する目標当量比を、スロット弁駆動手段の応答特性に基づいて設定される、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相の遅れ分及び吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて夫々補正して得た目標当量比に基づいて基本燃料供給量を補正することにより演算されることを特徴とする。
この場合に、請求項11に係る発明では、前記スロットル弁駆動手段の応答特性のパラメータとして、バッテリ電圧及びスロットル弁の状態のうち少なくとも1つを用いることを特徴とする。
【0016】
かかる本発明の作用について説明する。
請求項1に係る発明において、目標空燃比に対応した目標吸入空気量と機関回転速度とに基づいて、目標スロットル弁開度が演算され、検出された吸入空気量と機関回転速度とに基づいて演算される基本燃料供給量が目標当量比に基づいて補正され、燃料供給量が演算される。
【0017】
そして、前記スロットル弁開度が演算された目標スロットル弁開度となるように、スロットル弁駆動手段が制御され、前記燃料供給量が演算された燃料供給量となるように、燃料供給手段が制御される。
従って、スロットル弁開度の制御による吸入空気量と、燃料供給量とが、夫々の目標値に制御され、目標空燃比を維持して排気浄化性能等を満たしつつ、必要な目標機関トルクを得て、良好な運転性能を確保することができる。
【0018】
そして、目標空燃比が変化するときに、目標当量比が、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相のずれ分に応じて補正され、更に、この補正された目標当量比が、吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて補正され、この補正された目標当量比に応じて燃料が供給されることにより、空燃比変化中の実機関トルクの乱れの発生が防止され、機関トルクが精度良く制御される。
【0019】
請求項2に係る発明において、目標機関トルクと機関回転速度とに基づいて、目標空燃比に対応した目標吸入空気量が演算される。
この場合、請求項3に係る発明において、目標機関トルクは、アクセル操作量と機関回転速度とに基づいて、若しくは外部からの指令により演算される。
請求項4に係る発明において、検出されたアクセル操作量と検出された機関回転速度とに基づいて基準空燃比に対応した基準目標吸入空気量が演算され、この基準目標吸入空気量が目標当量比で除されて、目標空燃比に対応した目標吸入空気量が演算される。
【0020】
請求項5に係る発明において、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相の遅れ分は、スロットル弁駆動手段の応答特性に依る。
従って、目標当量比は、スロットル弁駆動手段の応答特性に基づいて設定される位相の遅れ分としての補正係数に基づいて補正することができる。
請求項6及び7に係る発明において、前記補正係数は、バッテリ電圧及びスロットル弁の状態(スロットル弁開方向、閉方向、開度)のうち少なくとも1つをパラメータとして設定される。
【0021】
請求項8に係る発明において、無駄時間補正手段及び1次遅れ補正手段の少なくとも一方により、目標当量比が補正される。
請求項9に係る発明において、燃料噴射弁により、ピストン冠面とシリンダボア内周面とシリンダヘッド下面との間に形成された燃焼室内に燃料が直接噴射され、燃料は点火プラグによって火花点火される。
【0022】
請求項10に係る発明において、スロットル弁開度の制御による吸入空気量と、燃料供給量とが、夫々の目標値に制御され、目標空燃比を維持して排気浄化性能等を満たしつつ、必要な目標機関トルクを得て、良好な運転性能を確保することができる。
そして、燃料供給量は、目標当量比を、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相の遅れ分及び吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて夫々補正して得た目標当量比に基づいて基本燃料供給量を補正することにより演算され、空燃比変化中の実機関トルクの乱れの発生が防止され、機関トルクが精度良く制御される。
【0023】
【発明の効果】
請求項1及び10に係る発明によれば、スロットル弁開度の制御による吸入空気量と、燃料供給量とを、夫々の目標値に制御でき、目標空燃比を維持して排気浄化性能等を満たしつつ、必要な目標機関トルクを得て、良好な運転性能を確保することができると共に、目標空燃比が変化するときにも、機関トルクを精度良く制御できる。
【0024】
請求項2に係る発明によれば、目標機関トルクと機関回転速度とに基づいて、目標空燃比に対応した目標吸入空気量を容易に演算できる。
特に、請求項3に係る発明によれば、目標機関トルクを、アクセル操作量と機関回転速度とに基づいて、若しくは外部からの指令により容易に演算できる。
請求項4に係る発明によれば、基準目標吸入空気量と目標当量比とにより、目標空燃比に対応した目標吸入空気量を容易に演算できる。
【0025】
請求項5に係る発明によれば、目標当量比を、スロットル弁駆動手段の応答特性に基づいて設定される位相の遅れ分としての補正係数に基づいて容易に補正することができる。
請求項6及び7に係る発明によれば、補正係数を、バッテリ電圧及びスロットル弁の状態(スロットル弁開方向、閉方向、開度)のうち少なくとも1つをパラメータとして可変設定できる。
【0026】
請求項8に係る発明によれば、無駄時間補正手段及び1次遅れ補正手段の少なくとも一方により、目標当量比の補正を簡略化して行える。
請求項9に係る発明によれば、筒内直接噴射式火花点火内燃機関によるトルク制御性を向上できる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図2は、本発明に係る内燃機関の一実施形態としての筒内直接噴射式火花点火内燃機関のシステム図である。
この図において、各気筒の燃焼室1はシリンダヘッド2とピストン3との間に形成されている。シリンダヘッド2側には中心部に点火栓4が配置されると共に、これを囲んで、吸気通路5と連通する吸気ポート6及び排気通路7と連通する排気ポート8が形成され、夫々に吸気弁9及び排気弁10が装備されている。
【0028】
燃料供給手段としての燃料噴射弁(インジェクタ)11は、各気筒毎に、燃焼室1内に直接燃料を噴射するように備えられており、燃料は全気筒共通の燃料ギャラリより供給される。
かかる燃料噴射弁11は、コントロールユニット12からの噴射パルス信号によって通電されて開弁し、通電停止され閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、噴射パルス信号のパルス幅により燃料噴射量(燃料供給量)が制御される。
【0029】
前記コントロールユニット12には、燃料噴射量等の制御のために、クランク角センサ13からの機関回転速度信号、アクセルセンサ14からのアクセル開度信号、吸気通路5に配設されたエアフローメータ15からの吸入空気流量信号、シリンダブロック16に装着された水温センサ17からの冷却水温度信号、排気通路7に介装された酸素センサ(Oセンサ)18からの酸素濃度信号等が入力されている。
【0030】
ここで、アクセル操作量検出手段としての前記アクセルセンサ14は、運転者によって踏み込まれたアクセルペダルの踏み込み量を、運転者が所望する機関負荷(機関トルク)として検出する。
機関回転速度検出手段としての前記クランク角センサ13は、単位クランク角毎のポジション信号及び気筒行程位相差毎の基準信号を発生し、ポジション信号の単位時間当たりの発生数を計測することにより、或いは基準信号発生周期を計測することにより、機関回転速度を検出できる。
【0031】
吸入空気量検出手段としての前記エアフローメータ15は、機関への吸入空気量(単位時間当たりの吸入空気量)を検出する。
吸気通路5には、スロットル弁19が介装され、該スロットル弁19の開度を電子制御可能なスロットル弁開度駆動手段としてのスロットルアクチュエータ20が備えられている。
【0032】
コントロールユニット12は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じてスロットルアクチュエータ20を介してスロットル弁19の開度を制御し、前述したように、燃料噴射弁11を駆動して燃料噴射量を制御し、かつ点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓4を点火させる制御を実行する。
【0033】
図3は、本発明の一実施形態の機能構成を示している。
基準目標吸入空気量演算手段を構成する基準目標吸入空気量演算部Aには、アクセル操作量APSと、機関回転速度Neとが入力され、該入力値で定まる運転状態に見合った目標機関トルクが基準空燃比としての理論空燃比で得られる吸入空気量に相当する値として、基準目標吸入空気量tTPが演算される。
【0034】
具体的には予め実験的に得られた基準目標吸入空気量tTPのデータを、アクセル操作量APSと、機関回転速度Neとをパラメータとするマップに記憶しておき、該マップから検索するようにする。
前記基準目標吸入空気量tTPとしては、1吸気行程毎の吸入空気量に対応する基本燃料噴射量(パルス幅)の他、1吸気行程毎の吸入空気量そのもの、前記エアフローメータで検出される単位時間当たりの吸入空気量のいずれを用いてもよい。
【0035】
目標当量比演算手段を構成する目標当量比演算部Bには、アクセル操作量APSと機関回転速度Neとが入力され、運転状態に見合った目標空燃比に応じて目標当量比tDML(後述する第1の目標当量比)が演算される。この目標当量比tDMLは、基本的に基準空燃比(理論空燃比)/目標空燃比として演算されるが、この値を冷却水温度Twによって補正しても良い。
【0036】
目標吸入空気量演算手段としての目標吸入空気量演算部Cでは、前記基準目標吸入空気量tTPを、前記目標当量比tDMLで除して、目標空燃比に対応した目標吸入空気量tTP′を演算する。この目標空燃比に対応した目標吸入空気量tTP′とは、目標空燃比で目標機関トルクが得られるように決定される吸入空気量である。
【0037】
目標スロットル弁開度演算手段としての目標スロットル弁開度演算部Dには、前記目標吸入空気量tTP′と機関回転速度Neとが入力され、目標スロットル弁開度tTPSが演算される。この目標スロットル弁開度tTPSは、目標吸入空気量tTP′が得られるようなスロットル弁開度である。
目標スロットル弁開度tTPSの信号は、スロットル弁開度制御部Hを介してスロットルアクチュエータ20に入力され、これによって、スロットルアクチュエータ20は、スロットル弁19を目標スロットル弁開度tTPSになるように駆動する。
【0038】
次に、燃料供給量について説明すると、燃料供給量演算手段を構成する基本燃料供給量演算部E1と補正演算部E2とによって燃料供給量が演算される。
基本燃料供給量演算部E1には、エアフローメータ3で検出された単位時間当たりの吸入空気量Qと、機関回転速度Neとが入力され、これらによって理論空燃比(基準空燃比)時における1吸気行程当たりの吸入空気量に対応する基本燃料噴射パルス幅TPが演算される。
【0039】
補正演算部E2は、前記基本燃料噴射パルス幅TPに、目標当量比tDML′′(後述する第3の目標当量比)を乗じて実効燃料噴射パルス幅TEを演算し、この実効燃料噴射パルス幅TEにバッテリ電圧に応じた無効パルス幅TSを加算して、最終的な燃料噴射パルス幅TIを演算する。
そして、燃料噴射パルス幅TIを持つ噴射パルス信号が、燃料供給制御部Iを介して燃料噴射弁11に出力され、該燃料噴射弁11が駆動されて目標空燃比に対応した燃料量が機関に噴射供給される。
【0040】
一方、前記目標当量比演算部Bにて演算された目標当量比tDML(第1の目標当量比)を、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相のずれ分に応じて補正して目標当量比tDML′(第2の目標当量比)を得る第1の目標当量比補正手段としての第1の目標当量比補正部G1と、この第1の目標当量比補正部G1により補正された目標当量比tDML′(第2の目標当量比)を、吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて補正して目標当量比tDML′′(第3の目標当量比)を得る第2の目標当量比補正手段としての第2の目標当量比補正部G2と、が設けられている。
【0041】
前記第1の目標当量比補正部G1では、例えばスロットル弁駆動手段(スロットルアクチュエータ20)の応答特性に基づいて設定される、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相のずれ分としての補正係数に基づいて目標当量比を補正する。
この場合、無駄時間補正手段及び加重平均等の1次遅れ補正手段の少なくとも一方により、目標当量比を補正する。
【0042】
そして、上記無駄時間補正手段及び1次遅れ補正手段における補正係数は、バッテリ電圧、スロットル弁19の状態(スロットル弁開方向、閉方向、開度)をパラメータとして設定される。
図4は、無駄時間補正手段としての無駄時間補正部G1A及び1次遅れ補正手段としての1次遅れ補正部G1Bにより、目標当量比を補正する場合の機能構成を示している。
【0043】
無駄時間補正部G1Aにおいては、無駄時間T(補正係数)に基づいて目標当量比tDMLを補正し(tDML0′[n]=tDML[n−T])、補正して得た目標当量比tDML0′[n]を、1次遅れ補正部G1Bに出力する。
1次遅れ補正部G1Bにおいては、加重平均係数K(補正係数)に基づいて、無駄時間補正部G1Aにおいて補正して得た目標当量比tDML0′[n]を補正し(tDML′[n]=K・tDML0′[n]+(K−1)・tDML′[n−1])、補正して得た目標当量比tDML′[n](第2の目標当量比)を、次の第2の目標当量比補正部G1Bに出力する。
【0044】
図5は、無駄時間補正部G1Aにおける無駄時間T及び1次遅れ補正部G1Bにおける加重平均係数Kを、バッテリ電圧をパラメータとして設定する場合の機能構成を示している。
即ち、バッテリJからの電圧VB信号が夫々入力される無駄時間設定部Kと加重平均係数設定部Lとが設けられ、これらの設定部K,Lから夫々出力される無駄時間Tと加重平均係数Kとが夫々無駄時間補正部G1Aと1次遅れ補正部G1Bとに入力される。
【0045】
前記無駄時間設定部Kにおいては、VBに基づいて無駄時間Tが設定され[T=f(VB)]、加重平均係数設定部Lにおいては、VBに基づいて加重平均係数Kが設定される[K=f(VB)]。
図6は、無駄時間補正部G1Aにおける無駄時間T及び1次遅れ補正部G1Bにおける加重平均係数Kを、スロットル弁19の状態(例えばスロットル弁の動作方向(開方向、閉方向))をパラメータとして設定する場合の機能構成を示している。
【0046】
即ち、スロットル弁19の動作方向を判定する判定手段としての判定部Mからの判定フラグ信号が夫々入力される無駄時間設定部Nと加重平均係数設定部Oとが設けられ、これらの設定部N,Oから夫々出力される無駄時間Tと加重平均係数Kとが夫々無駄時間補正部G1Aと1次遅れ補正部G1Bとに入力される。
前記無駄時間設定部Nにおいては、スロットル弁19の動作方向に基づいて無駄時間Tが設定され[開方向:T=T1,開方向:T=T2]、加重平均係数設定部Oにおいては、スロットル弁の動作方向に基づいて加重平均係数Kが設定される[開方向:K=K1,開方向:K=K2]。
【0047】
図7は、無駄時間補正部G1Aにおける無駄時間T及び1次遅れ補正部G1Bにおける加重平均係数Kを、バッテリ電圧及びスロットル弁19の状態(例えばスロットル弁の動作方向(開方向、閉方向))をパラメータとして設定する場合の機能構成を示している。
この場合、無駄時間設定部Nは、バッテリ電圧VBとスロットル弁19の動作方向(開方向、閉方向)で無駄時間Tを割り付けたマップを設け、該マップから無駄時間Tを検索するようにする。
【0048】
又、加重平均係数設定部Oは、バッテリ電圧VBとスロットル弁の動作方向(開方向、閉方向)で加重平均係数Kを割り付けたマップを設け、該マップから加重平均係数Kを検索するようにする。
かかる図7の機能構成に基づいた目標当量比補正内容を図8のフローチャートに示す。
【0049】
即ち、ステップ1(図では、S1と略記する。以下同様)では、目標スロットル弁開度が現在のスロットル弁開度より大であるか小であるかを判定し、大であれば、スロットル弁19が開方向動作となるから、ステップ2に進み、小であれば、スロットル弁19が閉方向動作となるから、ステップ3に進む。
ステップ2では、無駄時間設定マップと加重平均係数設定マップの開方向側を検索して、無駄時間Tと加重平均係数Kとを設定し、ステップ3では、無駄時間設定マップと加重平均係数設定マップの閉方向側を検索して、無駄時間Tと加重平均係数Kとを設定する。
【0050】
ステップ4では、無駄時間Tに基づく目標当量比補正を行い、ステップ5では、加重平均係数Kに基づく目標当量比補正を行う。
一方、第2の目標当量比補正部G2では、第1の目標当量比補正部G1により補正された目標当量比tDML′(第2の目標当量比)に対して位相が遅れた目標当量比tDML′′(第3の目標当量比)を演算する。
【0051】
以上説明した本発明の実施形態によると、スロットル弁開度の制御による吸入空気量と、燃料供給量とが、夫々の目標値に制御されることにより、目標空燃比を維持して排気浄化性能等を満たしつつ、必要な目標機関トルクを得て、良好な運転性能を確保することができる。
そして、目標空燃比が変化するときに、目標当量比を、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相のずれ分に応じて補正して目標当量比tDML′(第2の目標当量比)とし、更に、この目標当量比tDML′(第2の目標当量比)を、吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて補正して目標当量比tDML′′(第3の目標当量比)を得るようにし、この目標当量比tDML′′(第3の目標当量比)に応じて燃料を供給するようにしたから、空燃比変化中の実機関トルクの乱れの発生を防止でき、機関トルクを精度良く制御することができる。
【0052】
即ち、吸入空気量の遅れによる目標当量比の位相補正だけではなく、スロットル弁開度指令値(目標スロットル弁開度)と実スロットル弁開度の間にも位相の遅れに対応して、目標当量比を補正することにより、要求される目標当量比の位相となり、結果として、機関トルクが目標値からずれることなく制御することができる。
【0053】
図9は、同図(A)において目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相のずれ分と吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて、目標当量比tDMLを補正して、目標当量比tDML′(第2目標当量比)と目標当量比tDML′′(第3目標当量比)とを演算した本発明制御を示しており、この目標当量比tDML′′を図9(B)に示したシリンダ吸入空気量に対応させた制御が可能となることを示している。
【0054】
又、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相のずれ分を、吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に含めず、両者を分けて目標当量比の補正を行う構成としたから、より適正な目標当量比の位相補正を実行することができる。
尚、目標機関トルクと機関回転速度とに基づいて、目標空燃比に対応した目標吸入空気量を演算しても良く、この場合、目標機関トルクは、アクセル操作量と機関回転速度とに基づいて、若しくは外部からの指令により演算すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内燃機関の制御装置のクレーム対応図
【図2】同上の内燃機関の制御装置の一実施形態のシステム図
【図3】本発明の一実施形態の機能構成図
【図4】同上の実施形態において、目標当量比を補正する機能構成図
【図5】同上の目標当量比の補正において、無駄時間及び加重平均係数を、バッテリ電圧をパラメータとして設定する場合の機能構成図
【図6】同上の目標当量比の補正において、無駄時間及び加重平均係数を、スロットル弁の状態をパラメータとして設定する場合の機能構成図
【図7】同上の目標当量比の補正において、無駄時間及び加重平均係数を、バッテリ電圧及びスロットル弁の状態をパラメータとして設定する場合の機能構成図
【図8】同上の機能構成図に基づいた目標当量比補正内容を示すフローチャート
【図9】本発明制御とその結果を説明するタイムチャート
【図10】従来制御とその結果を説明するタイムチャート
【図11】スロットルアクチュエータの応答特性例を示す図
【図12】バッテリ電圧による応答時定数を示す図
【符号の説明】
1 燃焼室
11 燃料噴射弁(インジェクタ)
12 コントロールユニット
13 クランク角センサ
14 アクセルセンサ
15 エアフローメータ
19 スロットル弁
20 スロットルアクチュエータ
A 基準目標吸入空気量演算部
B 目標当量比演算部
C 目標吸入空気量演算部
D 目標スロットル弁開度演算部
E1 基本燃料供給量演算部
E2 補正演算部
G1 第1の目標当量比補正部
G2 第2の目標当量比補正部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a technique for improving torque control accuracy.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional torque control device for an internal combustion engine, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-110536.
This torque control device is configured to directly search for a target throttle valve opening from a target engine torque and an engine rotation speed.
[0003]
This is because a predetermined air-fuel ratio (for example, a stoichiometric air-fuel ratio) is set as a premise, and cannot be directly applied to an engine that variably controls the air-fuel ratio according to the operating state.
That is, in order to change the air-fuel ratio while maintaining the same engine operation performance, that is, the same engine speed and engine torque, it is necessary to change both the throttle valve opening and the fuel supply amount. When the fuel ratio is lean, the required intake air amount increases and the required fuel supply amount decreases as compared with the case of the stoichiometric air-fuel ratio, but the conventional device cannot cope with this.
[0004]
The following can be considered as a method for solving such a problem.
In other words, the reference target air amount and the target equivalence ratio at the time of the stoichiometric air-fuel ratio are obtained from the accelerator opening and the engine rotation speed in accordance with the purpose of controlling the target air-fuel ratio and the target torque of the engine while achieving both. The target air amount corresponding to the target air-fuel ratio is obtained, the target throttle valve opening is obtained, and the throttle valve is driven by the throttle valve opening control device, while the basic fuel injection is obtained from the engine speed and the actual intake air amount. The fuel injection valve is driven with the fuel injection pulse width obtained by correcting the pulse width with the target equivalent ratio and the invalid pulse width.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the target air-fuel ratio changes, there is a delay in the change in the intake air amount due to the change in the target throttle valve opening (cylinder intake charging delay). Correspondingly, it is necessary to improve the control accuracy of the engine torque by calculating a second target equivalent ratio in which the phase of the target equivalent ratio is delayed, thereby correcting the basic fuel injection pulse width.
[0006]
However, due to, for example, the response characteristics and calculation timing of the throttle actuator that drives the throttle valve, there is actually a phase delay between the throttle valve opening command value (target throttle valve opening) and the actual throttle valve opening. Exists, and the phase correction of the target equivalence ratio alone due to the delay of the intake air amount does not result in the required phase of the target equivalence ratio, and as a result, the engine torque deviates from the target value.
[0007]
FIG. 10 shows a conventional control in which the target equivalent ratio is corrected in accordance with the cylinder charging delay of the intake air amount in FIG. 10A to calculate the target equivalent ratio tDML (second target equivalent ratio). This indicates that it is impossible to control the target equivalent ratio tDML to correspond to the cylinder intake air amount shown in FIG.
FIG. 11 shows an example of the response characteristics of the above-described throttle actuator. In general, the actual throttle valve opening is expressed by a dead time and a first-order lag with respect to a throttle valve opening signal. You.
[0008]
In this case, the response time constant may change between the opening direction and the closing direction of the throttle valve, or the response time constant itself may change depending on the battery voltage VB as shown in FIG.
In view of the above-described conventional problems, the present invention can control the engine torque to the target value while maintaining the air-fuel ratio at the target value, and can more accurately adjust the engine torque even when the target air-fuel ratio changes. It is an object to provide a control device for an internal combustion engine that can be controlled.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 is, as shown in FIG.
Throttle valve driving means for driving a throttle valve interposed in an intake system of the engine;
Fuel supply means for supplying fuel to the engine;
Accelerator operation amount detection means for detecting an accelerator operation amount;
Engine speed detection means for detecting the engine speed,
Intake air amount detection means for detecting an intake air amount to the engine;
Target equivalent ratio calculating means for calculating a target equivalent ratio corresponding to the reference air-fuel ratio / the target air-fuel ratio based on the detected accelerator operation amount and the detected engine speed;
First target equivalent ratio correcting means for correcting the target equivalent ratio in accordance with a phase delay between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening;
Second target equivalence ratio correction means for correcting the target equivalence ratio corrected by the first target equivalence ratio correction means in accordance with the cylinder charging delay of the intake air amount;
Target intake air amount calculating means for calculating a target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio,
A target throttle valve opening calculating means for calculating a target throttle valve opening based on the target intake air amount and the engine rotation speed;
A target equivalent obtained by calculating a basic fuel supply amount corresponding to a reference air-fuel ratio based on the detected intake air amount and the engine rotational speed, and correcting the basic fuel supply amount by the second target equivalent ratio correction means. Fuel supply amount calculating means for calculating the fuel supply amount by correcting based on the ratio,
Throttle valve opening control means for controlling the throttle valve driving means so that the throttle valve opening becomes the calculated target throttle valve opening degree;
Fuel supply amount control means for controlling the fuel supply means so that the fuel supply amount becomes the calculated fuel supply amount;
Is characterized by including.
[0010]
The invention according to claim 2 is
The target intake air amount calculating means calculates a target intake air amount corresponding to a target air-fuel ratio based on a target engine torque and an engine rotation speed.
The invention according to claim 3 is:
The target engine torque is calculated based on an accelerator operation amount and an engine rotation speed or by an external command.
[0011]
The invention according to claim 4 is
Reference target intake air amount calculating means for calculating a reference target intake air amount corresponding to the reference air-fuel ratio based on the detected accelerator operation amount and the detected engine speed,
The target intake air amount calculating means calculates a target intake air amount corresponding to a target air-fuel ratio by dividing the reference target intake air amount by a target equivalent ratio calculated by the target equivalent ratio calculating means. .
[0012]
The invention according to claim 5 is
The first target equivalent ratio correction means is configured based on a correction coefficient as a phase delay between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening, which is set based on a response characteristic of the throttle valve driving means. It is characterized in that the target equivalent ratio is corrected.
The invention according to claim 6 is
The correction coefficient is set using at least one of a battery voltage and a state of a throttle valve as a parameter.
[0013]
The invention according to claim 7 is
The state of the throttle valve is a throttle valve opening direction, a closing direction, and an opening degree.
The invention according to claim 8 is
The first target equivalence ratio correction means corrects the target equivalence ratio by at least one of a dead time correction means and a primary delay correction means.
[0014]
The invention according to claim 9 is
The internal combustion engine uses a fuel injection valve to directly inject fuel into a combustion chamber formed between a piston crown surface, an inner peripheral surface of a cylinder bore, and a lower surface of a cylinder head. It is a spark ignition internal combustion engine.
[0015]
The invention according to claim 10 is
Controlling the intake air amount and the fuel supply amount so that a target engine torque and a target air-fuel ratio corresponding to the operating state of the engine are obtained,
The fuel supply amount is a target equivalent ratio corresponding to a reference air-fuel ratio / a target air-fuel ratio,Set based on the response characteristics of the slot valve driving means,Correcting the basic fuel supply amount based on the target equivalence ratio obtained by correcting the phase delay between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening and the cylinder charging delay of the intake air amount, respectively. It is characterized by being calculated by
In this case, the invention according to claim 11 is characterized in that at least one of a battery voltage and a state of a throttle valve is used as a parameter of a response characteristic of the throttle valve driving means.
[0016]
The operation of the present invention will be described.
In the invention according to claim 1, a target throttle valve opening is calculated based on a target intake air amount and an engine rotation speed corresponding to a target air-fuel ratio, and based on the detected intake air amount and the engine rotation speed. The calculated basic fuel supply amount is corrected based on the target equivalence ratio, and the fuel supply amount is calculated.
[0017]
The throttle valve driving means is controlled so that the throttle valve opening becomes the calculated target throttle valve opening, and the fuel supply means is controlled such that the fuel supply amount becomes the calculated fuel supply amount. Is done.
Therefore, the intake air amount and the fuel supply amount by controlling the throttle valve opening are controlled to respective target values, and the required target engine torque is obtained while maintaining the target air-fuel ratio and satisfying the exhaust purification performance and the like. As a result, good driving performance can be ensured.
[0018]
Then, when the target air-fuel ratio changes, the target equivalent ratio is corrected according to the phase difference between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening, and the corrected target equivalent ratio is further corrected. The intake air amount is corrected in accordance with the cylinder filling delay, and fuel is supplied in accordance with the corrected target equivalence ratio. The torque is accurately controlled.
[0019]
In the invention according to claim 2, the target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio is calculated based on the target engine torque and the engine rotation speed.
In this case, in the invention according to claim 3, the target engine torque is calculated based on the accelerator operation amount and the engine rotation speed or by an external command.
In the invention according to claim 4, a reference target intake air amount corresponding to a reference air-fuel ratio is calculated based on the detected accelerator operation amount and the detected engine speed, and the reference target intake air amount is calculated as a target equivalent ratio. And a target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio is calculated.
[0020]
In the invention according to claim 5, the phase delay between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening depends on the response characteristic of the throttle valve driving means.
Therefore, the target equivalent ratio can be corrected based on a correction coefficient as a phase delay set based on the response characteristic of the throttle valve driving means.
In the invention according to claims 6 and 7, the correction coefficient is set using at least one of the battery voltage and the state of the throttle valve (throttle valve opening direction, closing direction, opening degree) as parameters.
[0021]
In the invention according to claim 8, the target equivalent ratio is corrected by at least one of the dead time correction unit and the first-order delay correction unit.
According to the ninth aspect of the present invention, the fuel is directly injected into the combustion chamber formed between the piston crown surface, the cylinder bore inner peripheral surface, and the cylinder head lower surface by the fuel injection valve, and the fuel is spark-ignited by the spark plug. .
[0022]
In the invention according to claim 10, the intake air amount and the fuel supply amount by controlling the throttle valve opening are controlled to respective target values, and the target air-fuel ratio is maintained while satisfying the exhaust purification performance and the like. A good target engine torque can be obtained, and good driving performance can be secured.
The fuel supply amount is a target equivalent ratio obtained by correcting the target equivalent ratio according to the phase delay between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening and the cylinder charging delay of the intake air amount. The calculation is performed by correcting the basic fuel supply amount based on the ratio, the occurrence of disturbance of the actual engine torque during the change of the air-fuel ratio is prevented, and the engine torque is controlled with high accuracy.
[0023]
【The invention's effect】
According to the first and tenth aspects of the present invention, the intake air amount and the fuel supply amount by controlling the throttle valve opening can be controlled to respective target values, and the exhaust air purification performance and the like can be maintained while maintaining the target air-fuel ratio. It is possible to obtain a required target engine torque while satisfying the conditions, to ensure good driving performance, and to accurately control the engine torque even when the target air-fuel ratio changes.
[0024]
According to the second aspect, the target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio can be easily calculated based on the target engine torque and the engine rotation speed.
In particular, according to the third aspect of the invention, the target engine torque can be easily calculated based on the accelerator operation amount and the engine rotation speed or by an external command.
According to the invention according to claim 4, the target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio can be easily calculated from the reference target intake air amount and the target equivalence ratio.
[0025]
According to the fifth aspect of the present invention, the target equivalence ratio can be easily corrected based on the correction coefficient as a phase delay set based on the response characteristic of the throttle valve driving means.
According to the invention according to claims 6 and 7, the correction coefficient can be variably set using at least one of the battery voltage and the state of the throttle valve (throttle valve opening direction, closing direction, opening degree) as parameters.
[0026]
According to the invention according to claim 8, the correction of the target equivalent ratio can be simplified by at least one of the dead time correction means and the first-order delay correction means.
According to the ninth aspect, the torque controllability of the direct injection type spark ignition internal combustion engine can be improved.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 is a system diagram of a direct injection type spark ignition internal combustion engine as an embodiment of the internal combustion engine according to the present invention.
In this figure, a combustion chamber 1 of each cylinder is formed between a cylinder head 2 and a piston 3. On the cylinder head 2 side, an ignition plug 4 is disposed at the center, and an intake port 6 communicating with an intake passage 5 and an exhaust port 8 communicating with an exhaust passage 7 are formed so as to surround the ignition plug 4. 9 and an exhaust valve 10 are provided.
[0028]
A fuel injection valve (injector) 11 as a fuel supply means is provided for each cylinder so as to inject fuel directly into the combustion chamber 1, and fuel is supplied from a fuel gallery common to all cylinders.
The fuel injection valve 11 is an electromagnetic fuel injection valve that is energized and opened by an injection pulse signal from the control unit 12 and is de-energized and closed. The fuel injection amount (fuel Supply amount) is controlled.
[0029]
The control unit 12 includes an engine rotation speed signal from a crank angle sensor 13, an accelerator opening signal from an accelerator sensor 14, and an air flow meter 15 provided in the intake passage 5 for controlling a fuel injection amount and the like. , A cooling water temperature signal from a water temperature sensor 17 mounted on the cylinder block 16, and an oxygen sensor (O2The sensor 18 receives an oxygen concentration signal and the like.
[0030]
Here, the accelerator sensor 14 as an accelerator operation amount detecting means detects the depression amount of the accelerator pedal depressed by the driver as an engine load (engine torque) desired by the driver.
The crank angle sensor 13 as an engine rotation speed detecting means generates a position signal for each unit crank angle and a reference signal for each cylinder stroke phase difference, and measures the number of position signals generated per unit time, or By measuring the reference signal generation cycle, the engine speed can be detected.
[0031]
The air flow meter 15 as an intake air amount detecting means detects an intake air amount to the engine (an intake air amount per unit time).
A throttle valve 19 is interposed in the intake passage 5, and a throttle actuator 20 is provided as a throttle valve opening driving means capable of electronically controlling the opening of the throttle valve 19.
[0032]
The control unit 12 controls the opening of the throttle valve 19 via the throttle actuator 20 in accordance with the operating state detected based on the signals from the sensors, and drives the fuel injection valve 11 as described above. Thus, the fuel injection amount is controlled, the ignition timing is set, and the ignition plug 4 is ignited at the ignition timing.
[0033]
FIG. 3 shows a functional configuration of an embodiment of the present invention.
An accelerator operation amount APS and an engine rotation speed Ne are input to a reference target intake air amount calculation unit A constituting reference target intake air amount calculation means, and a target engine torque corresponding to an operation state determined by the input values is obtained. The reference target intake air amount tTP is calculated as a value corresponding to the intake air amount obtained at the stoichiometric air-fuel ratio as the reference air-fuel ratio.
[0034]
Specifically, data of the reference target intake air amount tTP obtained experimentally in advance is stored in a map using the accelerator operation amount APS and the engine speed Ne as parameters, and the map is searched for. I do.
The reference target intake air amount tTP includes a basic fuel injection amount (pulse width) corresponding to the intake air amount for each intake stroke, the intake air amount itself for each intake stroke, and a unit detected by the air flow meter. Any amount of intake air per hour may be used.
[0035]
An accelerator operation amount APS and an engine rotation speed Ne are input to a target equivalent ratio calculation unit B which constitutes a target equivalent ratio calculation means, and a target equivalent ratio tDML (to be described later) according to a target air-fuel ratio corresponding to an operating state. 1 target equivalent ratio) is calculated. The target equivalent ratio tDML is basically calculated as reference air-fuel ratio (stoichiometric air-fuel ratio) / target air-fuel ratio, but this value may be corrected by the cooling water temperature Tw.
[0036]
In a target intake air amount calculation unit C as target intake air amount calculation means, the reference target intake air amount tTP is divided by the target equivalent ratio tDML to calculate a target intake air amount tTP 'corresponding to the target air-fuel ratio. I do. The target intake air amount tTP 'corresponding to the target air-fuel ratio is an intake air amount determined so as to obtain the target engine torque at the target air-fuel ratio.
[0037]
The target intake air amount tTP 'and the engine speed Ne are input to a target throttle valve opening calculating section D as a target throttle valve opening calculating means, and a target throttle valve opening tTPS is calculated. The target throttle valve opening tTPS is such that the target intake air amount tTP 'can be obtained.
The signal of the target throttle valve opening tTPS is input to the throttle actuator 20 via the throttle valve opening control unit H, whereby the throttle actuator 20 drives the throttle valve 19 to reach the target throttle valve opening tTPS. I do.
[0038]
Next, the fuel supply amount will be described. The fuel supply amount is calculated by the basic fuel supply amount calculation unit E1 and the correction calculation unit E2 which constitute the fuel supply amount calculation means.
The basic fuel supply amount calculation unit E1 receives the intake air amount Q per unit time detected by the air flow meter 3 and the engine rotation speed Ne, and these are used to calculate one intake air at a stoichiometric air-fuel ratio (reference air-fuel ratio). The basic fuel injection pulse width TP corresponding to the intake air amount per stroke is calculated.
[0039]
The correction calculating unit E2 calculates an effective fuel injection pulse width TE by multiplying the basic fuel injection pulse width TP by a target equivalent ratio tDML ″ (third target equivalent ratio described later). The final fuel injection pulse width TI is calculated by adding the invalid pulse width TS corresponding to the battery voltage to TE.
Then, an injection pulse signal having a fuel injection pulse width TI is output to the fuel injection valve 11 via the fuel supply control unit I, and the fuel injection valve 11 is driven to supply a fuel amount corresponding to the target air-fuel ratio to the engine. It is injected and supplied.
[0040]
On the other hand, the target equivalence ratio tDML (first target equivalence ratio) calculated by the target equivalence ratio calculator B is corrected according to the phase difference between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening. And a first target equivalent ratio corrector G1 as a first target equivalent ratio corrector for obtaining a target equivalent ratio tDML '(second target equivalent ratio), and correction by the first target equivalent ratio corrector G1. A second target equivalent ratio tDML ″ (third target equivalent ratio) is obtained by correcting the target equivalent ratio tDML ′ (second target equivalent ratio) according to the cylinder charging delay of the intake air amount. And a second target equivalence ratio correction unit G2 as target equivalence ratio correction means.
[0041]
In the first target equivalence ratio correction unit G1, the phase difference between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening, which is set based on, for example, the response characteristics of the throttle valve driving means (throttle actuator 20). The target equivalence ratio is corrected based on the correction coefficient.
In this case, the target equivalent ratio is corrected by at least one of the dead time correction unit and the primary delay correction unit such as a weighted average.
[0042]
The correction coefficients in the dead time correction means and the first-order lag correction means are set using the battery voltage and the state of the throttle valve 19 (throttle valve opening direction, closing direction, opening degree) as parameters.
FIG. 4 shows a functional configuration when the target equivalent ratio is corrected by the dead time correction unit G1A as the dead time correction unit and the primary delay correction unit G1B as the primary delay correction unit.
[0043]
The dead time correction unit G1A corrects the target equivalent ratio tDML based on the dead time T (correction coefficient) (tDML0 '[n] = tDML [n-T]), and obtains the corrected target equivalent ratio tDML0'. [N] is output to the first-order lag correction unit G1B.
The primary delay correction unit G1B corrects the target equivalent ratio tDML0 '[n] obtained by the correction in the dead time correction unit G1A based on the weighted average coefficient K (correction coefficient) (tDML' [n] = K · tDML0 ′ [n] + (K−1) · tDML ′ [n−1]) and the corrected target equivalent ratio tDML ′ [n] (second target equivalent ratio) To the target equivalent ratio correction unit G1B.
[0044]
FIG. 5 shows a functional configuration when the dead time T in the dead time correction unit G1A and the weighted average coefficient K in the first-order delay correction unit G1B are set using the battery voltage as a parameter.
That is, there are provided a dead time setting unit K and a weighted average coefficient setting unit L to which the voltage VB signal from the battery J is input, respectively, and a dead time T and a weighted average coefficient output from these setting units K and L, respectively. K is input to the dead time correction unit G1A and the first-order delay correction unit G1B, respectively.
[0045]
In the dead time setting unit K, the dead time T is set based on VB [T = f (VB)], and in the weighted average coefficient setting unit L, the weighted average coefficient K is set based on VB [ K = f (VB)].
FIG. 6 shows the dead time T in the dead time correction unit G1A and the weighted average coefficient K in the first-order delay correction unit G1B, using the state of the throttle valve 19 (for example, the operation direction of the throttle valve (opening direction, closing direction)) as parameters. The functional configuration for setting is shown.
[0046]
That is, there are provided a dead time setting section N and a weighted average coefficient setting section O to which judgment flag signals from a judgment section M as judgment means for judging the operation direction of the throttle valve 19 are respectively inputted. , O, respectively, the dead time T and the weighted average coefficient K are input to the dead time correction unit G1A and the first order delay correction unit G1B, respectively.
In the dead time setting unit N, a dead time T is set based on the operation direction of the throttle valve 19 [opening direction: T = T1, opening direction: T = T2]. The weighted average coefficient K is set based on the operation direction of the valve [opening direction: K = K1, opening direction: K = K2].
[0047]
FIG. 7 shows the dead time T in the dead time correction unit G1A and the weighted average coefficient K in the first order delay correction unit G1B based on the battery voltage and the state of the throttle valve 19 (for example, the operation direction of the throttle valve (opening direction, closing direction)). 2 shows a functional configuration in a case where is set as a parameter.
In this case, the dead time setting unit N provides a map in which the dead time T is allocated in accordance with the battery voltage VB and the operation direction (opening direction, closing direction) of the throttle valve 19, and searches for the dead time T from the map. .
[0048]
Further, the weighted average coefficient setting unit O provides a map in which the weighted average coefficient K is allocated in accordance with the battery voltage VB and the operation direction (opening direction, closing direction) of the throttle valve, and searches the weighted average coefficient K from the map. I do.
FIG. 8 is a flowchart showing the details of the target equivalent ratio correction based on the functional configuration shown in FIG.
[0049]
That is, in step 1 (abbreviated as S1 in the figure; the same applies hereinafter), it is determined whether the target throttle valve opening is larger or smaller than the current throttle valve opening. Since the operation in the opening direction is 19, the operation proceeds to step 2. If the operation is small, the operation in the closing direction is performed on the throttle valve 19, and the operation proceeds to step 3.
In step 2, the open direction side of the dead time setting map and the weighted average coefficient setting map is searched to set the dead time T and the weighted average coefficient K. In step 3, the dead time setting map and the weighted average coefficient setting map are set. , And a dead time T and a weighted average coefficient K are set.
[0050]
In step 4, the target equivalent ratio is corrected based on the dead time T. In step 5, the target equivalent ratio is corrected based on the weighted average coefficient K.
On the other hand, in the second target equivalence ratio correction unit G2, the target equivalence ratio tDML delayed in phase with respect to the target equivalence ratio tDML '(second target equivalence ratio) corrected by the first target equivalence ratio correction unit G1. ″ (Third target equivalent ratio) is calculated.
[0051]
According to the embodiment of the present invention described above, the intake air amount by controlling the throttle valve opening and the fuel supply amount are controlled to respective target values, thereby maintaining the target air-fuel ratio and maintaining the exhaust gas purification performance. It is possible to obtain a required target engine torque while satisfying the conditions and the like, thereby ensuring good driving performance.
When the target air-fuel ratio changes, the target equivalent ratio is corrected in accordance with the phase difference between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening, and the target equivalent ratio tDML '(second target This target equivalent ratio tDML '(second target equivalent ratio) is corrected according to the cylinder charging delay of the intake air amount, and the target equivalent ratio tDML' '(third target equivalent ratio) is corrected. ), And the fuel is supplied in accordance with the target equivalence ratio tDML ″ (third target equivalence ratio). Therefore, it is possible to prevent the occurrence of disturbance in the actual engine torque during the change of the air-fuel ratio, and The torque can be controlled accurately.
[0052]
That is, not only the phase correction of the target equivalence ratio due to the delay of the intake air amount, but also the phase delay between the throttle valve opening command value (target throttle valve opening) and the actual throttle valve opening corresponding to the phase delay. By correcting the equivalence ratio, the phase of the required target equivalence ratio is obtained, and as a result, the engine torque can be controlled without deviating from the target value.
[0053]
FIG. 9 shows a case where the target equivalence ratio tDML is corrected according to the phase difference between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening and the cylinder charging delay of the intake air amount in FIG. FIG. 9B shows the control of the present invention in which a target equivalent ratio tDML ″ (second target equivalent ratio) and a target equivalent ratio tDML ″ (third target equivalent ratio) are calculated. ) Indicates that control corresponding to the cylinder intake air amount can be performed.
[0054]
Also, since the phase difference between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening is not included in the cylinder charging delay of the intake air amount, the two are separated and the target equivalent ratio is corrected. Phase correction of a more appropriate target equivalent ratio can be executed.
Note that a target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio may be calculated based on the target engine torque and the engine speed. In this case, the target engine torque is calculated based on the accelerator operation amount and the engine speed. Alternatively, the calculation may be performed according to an external command.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram corresponding to claims of a control device for an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of an embodiment of the control device for the internal combustion engine according to the embodiment;
FIG. 3 is a functional configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a functional configuration diagram for correcting a target equivalent ratio in the embodiment.
FIG. 5 is a functional configuration diagram in a case where a dead time and a weighted average coefficient are set using a battery voltage as a parameter in correcting the target equivalent ratio according to the first embodiment.
FIG. 6 is a functional configuration diagram in a case where a dead time and a weighted average coefficient are set as parameters of a throttle valve in the correction of the target equivalent ratio according to the first embodiment.
FIG. 7 is a functional configuration diagram in a case where a dead time and a weighted average coefficient are set as parameters of a battery voltage and a state of a throttle valve in correcting the target equivalent ratio according to the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing correction contents of a target equivalent ratio based on the functional configuration diagram of the above.
FIG. 9 is a time chart for explaining the control of the present invention and its result.
FIG. 10 is a time chart for explaining conventional control and its result.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a response characteristic of a throttle actuator.
FIG. 12 is a diagram showing a response time constant depending on a battery voltage.
[Explanation of symbols]
1 combustion chamber
11 Fuel injection valve (injector)
12 Control unit
13 Crank angle sensor
14 Accelerator sensor
15 Air flow meter
19 Throttle valve
20 Throttle actuator
A Reference target intake air amount calculation unit
B Target equivalent ratio calculation unit
C Target intake air amount calculation unit
D Target throttle valve opening calculator
E1 Basic fuel supply calculation unit
E2 Correction calculation unit
G1 First target equivalent ratio correction unit
G2 Second target equivalent ratio correction unit

Claims (11)

機関の吸気系に介装されたスロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、
機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
機関への吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
検出されたアクセル操作量と検出された機関回転速度とに基づいて、基準空燃比/目標空燃比に相当する目標当量比を演算する目標当量比演算手段と、
前記目標当量比を、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度との間の位相遅れ分に応じて補正する第1の目標当量比補正手段と、
前記第1の目標当量比補正手段により補正された目標当量比を、吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて補正する第2の目標当量比補正手段と、
目標空燃比に対応した目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記目標吸入空気量と機関回転速度とに基づいて、目標スロットル弁開度を演算する目標スロットル弁開度演算手段と、
検出された吸入空気量と機関回転速度とに基づいて、基準空燃比に対応する基本燃料供給量を演算し、かつ該基本燃料供給量を前記第2の目標当量比補正手段により補正した目標当量比に基づいて補正して燃料供給量を演算する燃料供給量演算手段と、
前記スロットル弁開度が演算された目標スロットル弁開度となるように、前記スロットル弁駆動手段を制御するスロットル弁開度制御手段と、
前記燃料供給量が演算された燃料供給量となるように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給量制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
Throttle valve driving means for driving a throttle valve interposed in an intake system of the engine;
Fuel supply means for supplying fuel to the engine;
Accelerator operation amount detection means for detecting an accelerator operation amount;
Engine speed detection means for detecting the engine speed,
Intake air amount detection means for detecting an intake air amount to the engine;
Target equivalent ratio calculating means for calculating a target equivalent ratio corresponding to the reference air-fuel ratio / the target air-fuel ratio based on the detected accelerator operation amount and the detected engine speed;
First target equivalent ratio correcting means for correcting the target equivalent ratio in accordance with a phase delay between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening;
Second target equivalence ratio correction means for correcting the target equivalence ratio corrected by the first target equivalence ratio correction means in accordance with the cylinder charging delay of the intake air amount;
Target intake air amount calculating means for calculating a target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio,
Target throttle valve opening calculating means for calculating a target throttle valve opening based on the target intake air amount and the engine rotation speed,
A target equivalent obtained by calculating a basic fuel supply amount corresponding to a reference air-fuel ratio based on the detected intake air amount and the engine rotational speed, and correcting the basic fuel supply amount by the second target equivalent ratio correction means. Fuel supply amount calculating means for calculating the fuel supply amount by correcting based on the ratio,
Throttle valve opening control means for controlling the throttle valve driving means so that the throttle valve opening becomes the calculated target throttle valve opening degree;
Fuel supply amount control means for controlling the fuel supply means so that the fuel supply amount becomes the calculated fuel supply amount;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記目標吸入空気量演算手段は、目標機関トルクと機関回転速度とに基づいて、目標空燃比に対応した目標吸入空気量を演算することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said target intake air amount calculating means calculates a target intake air amount corresponding to a target air-fuel ratio based on a target engine torque and an engine rotation speed. 前記目標機関トルクは、アクセル操作量と機関回転速度とに基づいて、若しくは外部からの指令により演算されることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the target engine torque is calculated based on an accelerator operation amount and an engine rotation speed or by an external command. 検出されたアクセル操作量と検出された機関回転速度とに基づいて基準空燃比に対応した基準目標吸入空気量を演算する基準目標吸入空気量演算手段を含んで構成され、
前記目標吸入空気量演算手段は、前記基準目標吸入空気量を目標当量比演算手段により演算された目標当量比で除して目標空燃比に対応した目標吸入空気量を演算することを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
Reference target intake air amount calculating means for calculating a reference target intake air amount corresponding to the reference air-fuel ratio based on the detected accelerator operation amount and the detected engine speed,
The target intake air amount calculating means calculates the target intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio by dividing the reference target intake air amount by the target equivalent ratio calculated by the target equivalent ratio calculating means. The control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記第1の目標当量比補正手段は、スロットル弁駆動手段の応答特性に基づいて設定される、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相の遅れ分としての補正係数に基づいて目標当量比を補正することを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。The first target equivalence ratio correction means is configured based on a correction coefficient as a phase delay between the target throttle valve opening and the actual throttle valve opening, which is set based on a response characteristic of the throttle valve driving means. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the target equivalent ratio is corrected. 前記補正係数は、バッテリ電圧及びスロットル弁の状態のうち少なくとも1つをパラメータとして設定されることを特徴とする請求項5記載の内燃機関の制御装置。6. The control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the correction coefficient is set using at least one of a battery voltage and a state of a throttle valve as a parameter. 前記スロットル弁の状態は、スロットル弁開方向、閉方向、開度であることを特徴とする請求項6記載の内燃機関の制御装置。7. The control device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the states of the throttle valve are a throttle valve opening direction, a closing direction, and an opening degree. 前記第1の目標当量比補正手段は、無駄時間補正手段及び1次遅れ補正手段の少なくとも一方により、目標当量比を補正することを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。The first target equivalence ratio correction means corrects the target equivalence ratio by at least one of a dead time correction means and a first-order delay correction means. Internal combustion engine control device. 前記内燃機関は、燃料噴射弁により、ピストン冠面とシリンダボア内周面とシリンダヘッド下面との間に形成された燃焼室内に燃料を直接噴射し、点火プラグによって火花点火を行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関であることを特徴とする請求項1〜8のうちいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。The internal combustion engine uses a fuel injection valve to directly inject fuel into a combustion chamber formed between a piston crown surface, a cylinder bore inner peripheral surface, and a cylinder head lower surface, and performs in-cylinder direct injection in which spark ignition is performed by a spark plug. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the control device is a spark ignition internal combustion engine. 機関の運転状態に応じた目標機関トルクと目標空燃比とが得られるように、吸入空気量と燃料供給量とを制御し、
前記燃料供給量は、基準空燃比/目標空燃比に相当する目標当量比を、スロット弁駆動手段の応答特性に基づいて設定される、目標スロットル弁開度と実スロットル弁開度の間の位相の遅れ分及び吸入空気量のシリンダ充填遅れ分に応じて夫々補正して得た目標当量比に基づいて基本燃料供給量を補正することにより演算されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Controlling the intake air amount and the fuel supply amount such that a target engine torque and a target air-fuel ratio corresponding to the operating state of the engine are obtained,
The fuel supply amount is obtained by setting a target equivalent ratio corresponding to a reference air-fuel ratio / a target air-fuel ratio to a phase between a target throttle valve opening and an actual throttle valve opening , which is set based on a response characteristic of a slot valve driving unit. A control device for an internal combustion engine, wherein the control is performed by correcting a basic fuel supply amount based on a target equivalence ratio obtained by correcting each of the delay amount and the intake air amount according to a cylinder charging delay amount.
前記スロットル弁駆動手段の応答特性のパラメータとして、バッテリ電圧及びスロットル弁の状態のうち少なくとも1つを用いることを特徴とする請求項10記載の内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to claim 10, wherein at least one of a battery voltage and a state of a throttle valve is used as a parameter of a response characteristic of the throttle valve driving unit.
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