JP4470832B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine that includes both a port injector and a cylinder injector.
吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関が知られている。特開平5−231221号公報には、このような内燃機関において、空燃比を精度良く制御するべく、ポートインジェクタから噴射された燃料のうち吸気ポート内壁に付着する分や、吸気ポート内壁に付着した燃料が筒内へ流入する分を考慮して、筒内インジェクタの噴射量を補正するシステムが開示されている。 There is known an internal combustion engine that includes both a port injector that injects fuel into an intake port and an in-cylinder injector that injects fuel into the cylinder. In JP-A-5-2321221, in such an internal combustion engine, in order to accurately control the air-fuel ratio, the amount of fuel injected from the port injector adheres to the inner wall of the intake port or adheres to the inner wall of the intake port. A system that corrects the injection amount of the in-cylinder injector in consideration of the amount of fuel flowing into the cylinder is disclosed.
しかしながら、上記従来の空燃比制御技術では、実際上は空燃比を必ずしも十分な精度で制御することができず、その結果、排気エミッションやドライバビリティに悪影響を及ぼす場合があった。その原因は、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関に特有の現象に対する配慮が不十分であるためと考えられる。 However, in the above conventional air-fuel ratio control technology, the air-fuel ratio cannot be controlled with sufficient accuracy in practice, and as a result, there are cases where the exhaust emission and drivability are adversely affected. The cause is considered to be insufficient consideration for a phenomenon peculiar to the internal combustion engine provided with both the port injector and the in-cylinder injector.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関における空燃比を精度良く制御することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine that can accurately control an air-fuel ratio in an internal combustion engine that includes both a port injector and an in-cylinder injector. The purpose is to provide.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記筒内から前記吸気ポートへの吸気の吹き返し中に含まれる燃料の量を所定のパラメータに基づいて推定する吹き返し燃料量推定手段と、
前記吹き返し燃料量推定手段により推定された量に基づいて、吹き返しによる誤差を補正するための吹き返し補正分を算入して、前記ポートインジェクタから噴射するポート噴射量と前記筒内インジェクタから噴射する筒内噴射量とを算出する噴射量算出手段と、
を備え、
前記所定のパラメータは、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとの噴射割合を含み、
前記吹き返し燃料量推定手段は、前記筒内インジェクタの噴射割合が大きい場合には小さい場合に比べて吹き返し燃料量を少なく推定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A port injector for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine;
An in-cylinder injector for injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Blow-back fuel amount estimation means for estimating the amount of fuel contained in the blow-back of intake air from the cylinder to the intake port based on a predetermined parameter;
Based on the amount estimated by the blowback fuel amount estimating means, the amount of blowback correction for correcting the error due to blowback is included, and the port injection amount injected from the port injector and the cylinder injection injected from the cylinder injector An injection amount calculating means for calculating an injection amount;
With
The predetermined parameter includes an injection ratio of the port injector and the in-cylinder injector,
The blow-back fuel amount estimation means estimates that the blow-back fuel amount is smaller when the injection ratio of the in-cylinder injector is large than when it is small .
また、第2の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記筒内から前記吸気ポートへの吸気の吹き返し中に含まれる燃料の量を所定のパラメータに基づいて推定する吹き返し燃料量推定手段と、
前記吹き返し燃料量推定手段により推定された量に基づいて、吹き返しによる誤差を補正するための吹き返し補正分を算入して、前記ポートインジェクタから噴射するポート噴射量と前記筒内インジェクタから噴射する筒内噴射量とを算出する噴射量算出手段と、
を備え、
前記所定のパラメータは、前記筒内インジェクタの噴射開始時期を含み、
前記吹き返し燃料量推定手段は、前記筒内インジェクタの噴射開始時期が遅い場合には早い場合に比べて吹き返し燃料量を少なく推定することを特徴とする。
A second invention is an internal combustion engine control apparatus for achieving the above object,
A port injector for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine;
An in-cylinder injector for injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Blow-back fuel amount estimation means for estimating the amount of fuel contained in the blow-back of intake air from the cylinder to the intake port based on a predetermined parameter;
Based on the amount estimated by the blowback fuel amount estimating means, the amount of blowback correction for correcting the error due to blowback is included, and the port injection amount injected from the port injector and the cylinder injection injected from the cylinder injector An injection amount calculating means for calculating an injection amount;
With
The predetermined parameter includes an injection start time of the in-cylinder injector,
The blowback fuel amount estimation means estimates that the blowback fuel amount is smaller when the injection start timing of the in-cylinder injector is late than when it is early .
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記噴射量算出手段は、前記吹き返し補正分を前記ポート噴射量と前記筒内噴射量との双方に振り分けて算入する手段を含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The injection amount calculation means includes means for distributing the blow-back correction amount into both the port injection amount and the in-cylinder injection amount and calculating.
また、第4の発明は、第1または第2の発明において、
前記噴射量算出手段は、前記吹き返し補正分を前記筒内噴射量のみに算入する手段を含むことを特徴とする。
Moreover, 4th invention is 1st or 2nd invention,
The injection amount calculating means includes means for calculating the blowback correction amount only in the in-cylinder injection amount.
また、第5の発明は、第4の発明において、
前記吹き返し補正分が前記筒内噴射量のみに算入された場合に、前記筒内インジェクタの噴射開始時期を吸気弁が閉じた後の時期にする噴射時期制御手段を更に備えることを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
When the blow-back correction amount is included only in the in-cylinder injection amount, an injection timing control means is further provided which sets the injection start timing of the in-cylinder injector to a timing after the intake valve is closed.
また、第6の発明は、第4または第5の発明において、
前記噴射量算出手段は、前記吹き返し補正分を前記筒内噴射量のみに算入する際に、前サイクルの吹き返し補正分に対する今サイクルの吹き返し補正分の変化が判定値より大きい場合、前記吹き返し補正分の一部のみを前記筒内噴射量に算入する一部算入手段を含むことを特徴とする。
The sixth invention is the fourth or fifth invention, wherein
The injection amount calculation means calculates the blow-back correction amount when the change in the blow-back correction amount of the current cycle relative to the blow-back correction amount of the previous cycle is larger than a determination value when the blow-back correction amount is included in only the in-cylinder injection amount. Including a partial counting means for counting only a part of the amount into the in-cylinder injection amount.
また、第7の発明は、第6の発明において、
前記吹き返し補正分が正の値であり、かつ、前記一部算入手段により前記吹き返し補正分の一部しか前記筒内噴射量に算入されなかった場合に、前記吹き返し補正分の残部に相当する量の燃料を排気行程において前記筒内インジェクタから噴射させる排気行程噴射手段を更に備えることを特徴とする。
The seventh invention is the sixth invention, wherein
An amount corresponding to the remainder of the blowback correction when the blowback correction is a positive value and only a part of the blowback correction is included in the in-cylinder injection amount by the partial calculation means. The exhaust stroke injection means for injecting the fuel from the in-cylinder injector in the exhaust stroke is further provided.
また、第8の発明は、第6または第7の発明において、
前記吹き返し補正分が負の値であり、かつ、前記一部算入手段により前記吹き返し補正分の一部しか前記筒内噴射量に算入されなかった場合に、前記吹き返し補正分の残部を次サイクル以降の噴射量に算入することによって次サイクル以降の噴射量を減量させる噴射量減量手段を更に備えることを特徴とする。
The eighth invention is the sixth or seventh invention, wherein
When the blowback correction amount is a negative value and only a part of the blowback correction amount is included in the in-cylinder injection amount by the partial calculation means, the remaining portion of the blowback correction amount is set to the next cycle or later. It is further characterized by further comprising an injection amount reducing means for reducing the injection amount after the next cycle by being included in the injection amount.
第1の発明によれば、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関における燃料噴射量を算出する場合において、吸気の吹き返しの影響による誤差を補正することができる。また、その吹き返し補正分の基礎とする吹き返し燃料量を、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの噴射割合の影響を反映させた上で、推定することができる。このため、様々な運転状態の下で、吹き返し燃料量を、ひいては吹き返し補正分を、精度良く求めることができる。このようなことから、本発明によれば、上記内燃機関における空燃比を精度良く制御することができる。 According to the first aspect of the invention, when calculating the fuel injection amount in the internal combustion engine having both the port injector and the in-cylinder injector, it is possible to correct an error due to the influence of the intake air blowback. Further, the amount of blown fuel as a basis for the blowback correction can be estimated while reflecting the influence of the injection ratio between the port injector and the in-cylinder injector. For this reason, under various operating conditions, the amount of blown-back fuel, and hence the amount of correction for blow-back, can be obtained with high accuracy. For this reason, according to the present invention, the air-fuel ratio in the internal combustion engine can be accurately controlled.
第2の発明によれば、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関における燃料噴射量を算出する場合において、吸気の吹き返しの影響による誤差を補正することができる。また、その吹き返し補正分の基礎とする吹き返し燃料量を、筒内インジェクタの噴射開始時期の影響を反映させた上で、推定することができる。このため、様々な運転状態の下で、吹き返し燃料量を、ひいては吹き返し補正分を、精度良く求めることができる。このようなことから、本発明によれば、上記内燃機関における空燃比を精度良く制御することができる。 According to the second invention, when calculating the fuel injection amount in the internal combustion engine including both the port injector and the in-cylinder injector, it is possible to correct the error due to the influence of the intake air blowback. In addition, the amount of blowback fuel that is the basis for the blowback correction can be estimated while reflecting the influence of the injection start timing of the in-cylinder injector. For this reason, under various operating conditions, the amount of blown-back fuel, and hence the amount of correction for blow-back, can be obtained with high accuracy. For this reason, according to the present invention, the air-fuel ratio in the internal combustion engine can be accurately controlled.
第3の発明によれば、吹き返し補正分がポート噴射量と筒内噴射量との双方に算入されるので、ポート噴射量と筒内噴射量との比率が、吹き返し補正分の算入前と変わらないようにすることができる。このため、本発明によれば、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの噴射割合を目標値に容易かつ精度良く制御することができる。 According to the third invention, since the blowback correction amount is included in both the port injection amount and the in-cylinder injection amount, the ratio between the port injection amount and the in-cylinder injection amount is the same as before the calculation of the blowback correction amount. Can not be. For this reason, according to the present invention, the injection ratio of the port injector and the in-cylinder injector can be easily and accurately controlled to the target value.
第4の発明によれば、吹き返し燃料量の算出時期を遅らせ、実際の吹き返し量が確定する吸気弁閉弁時に近づけることが可能となる。このため、本発明によれば、吹き返し燃料量を、ひいては吹き返し補正分を、更に精度良く求めることができる。その結果、空燃比を更に精度良く制御することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to delay the calculation timing of the blowback fuel amount and approach the time when the intake valve is closed when the actual blowback amount is determined. For this reason, according to the present invention, the amount of blown-back fuel, and hence the amount of blow-back correction, can be obtained with higher accuracy. As a result, the air-fuel ratio can be controlled with higher accuracy.
第5の発明によれば、吹き返し燃料量の算出時期を、実際の吹き返し量が確定する吸気弁閉弁時の近傍まで遅らせることが可能となる。このため、本発明によれば、吹き返し燃料量を、ひいては吹き返し補正分を、特に高い精度で求めることができる。その結果、空燃比を特に高い精度で制御することができる。 According to the fifth aspect, it is possible to delay the calculation timing of the blowback fuel amount to the vicinity of the time when the intake valve is closed when the actual blowback amount is determined. For this reason, according to the present invention, the amount of blown-back fuel, and hence the amount of blow-back correction, can be obtained with particularly high accuracy. As a result, the air-fuel ratio can be controlled with particularly high accuracy.
第6の発明によれば、吹き返し補正分の算入に起因してトルクショックが生じることを確実に回避することができる。 According to the sixth aspect of the invention, it is possible to reliably avoid the occurrence of torque shock due to the inclusion of the blowback correction.
第7の発明によれば、トルクショック回避のために吹き返し補正分が一部しか燃料噴射量に算入されなかった場合において、その残部が算入されなかったことによる排気空燃比のずれを回復させることができる。このため、本発明によれば、触媒酸素吸蔵量のバランスを良好に保つことが容易となる。 According to the seventh invention, when only a part of the blowback correction amount is included in the fuel injection amount in order to avoid a torque shock, the exhaust air / fuel ratio shift due to the remaining portion not being included is recovered. Can do. For this reason, according to the present invention, it becomes easy to keep a good balance of the catalyst oxygen storage amount.
第8の発明によれば、トルクショック回避のために吹き返し補正分が一部しか燃料噴射量に算入されなかった場合において、その残部が算入されなかったことによる排気空燃比のずれを回復させることができる。このため、本発明によれば、触媒酸素吸蔵量のバランスを良好に保つことが容易となる。 According to the eighth aspect of the invention, when only a part of the blowback correction amount is included in the fuel injection amount in order to avoid a torque shock, the exhaust air / fuel ratio shift caused by the fact that the remainder is not included is recovered. Can do. For this reason, according to the present invention, it becomes easy to keep a good balance of the catalyst oxygen storage amount.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関6を備えている。内燃機関6は、複数の気筒を有する多気筒式の機関であり、図1は、そのうちの一気筒の断面を示している。内燃機関6の各気筒には、それぞれ、ピストン8と、燃焼室10と、吸気弁12と、排気弁14と、点火プラグ16と、筒内に連通する吸気ポート18および排気ポート20とが設けられている。吸気弁12は、燃焼室10と吸気ポート18とを導通状態または遮断状態とするように開閉する。排気弁14は、燃焼室10と排気ポート20とを導通状態または遮断状態とするように開閉する。
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 6. The internal combustion engine 6 is a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders, and FIG. 1 shows a cross section of one of the cylinders. Each cylinder of the internal combustion engine 6 is provided with a
また、内燃機関6の各気筒に対しては、それぞれ、吸気ポート18内に燃料を噴射するポートインジェクタ22と、筒内(燃焼室10内)に燃料を直接噴射する筒内インジェクタ24とが設けられている。ポートインジェクタ22および筒内インジェクタ24には、それぞれ、図示しないポンプにより加圧された燃料が送り込まれている。内燃機関6では、各気筒に対して、ポートインジェクタ22と筒内インジェクタ24との双方から燃料を供給することができる。
For each cylinder of the internal combustion engine 6, a port injector 22 for injecting fuel into the
吸気ポート18は、吸気通路30に連通している。吸気通路30の上流端にはエアクリーナ32が設けられ、空気はエアクリーナ32を介して吸気通路30内に取り込まれる。エアクリーナ32の下流には、エアフロメータ33が配置されている。エアフロメータ33は、吸気通路30内を流れる吸入空気量GAを検出するセンサである。吸気通路30の下流部は気筒毎(吸気ポート18毎)に分岐しており、その分岐部にはサージタンク34が設けられている。吸気通路30のサージタンク34の上流にはスロットルバルブ36が配置されている。スロットルバルブ36には、その開度を検出するためのスロットルポジションセンサ37が付設されている。スロットルバルブ36より下流には、吸気管圧力PMを検出する吸気圧センサ38が設けられている。
The
排気ポート20には、燃焼室10内での燃焼により生成された燃焼ガスを排出ガスとして排出するための排気通路40が接続されている。排気通路40には、排出ガスを浄化するための触媒42が設けられている。排気通路40における触媒42の上流には、排出ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ44が配置されている。
Connected to the
内燃機関6のクランク軸45の近傍には、クランク角センサ46が設置されている。クランク角センサ46は、クランク軸45が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ46の出力によれば、クランク軸45の回転位置や回転速度、更には、機関回転数NEなどを検知することができる。また、内燃機関6は、冷却水温TWを検出する水温センサ48を更に備えている。
A
内燃機関6の吸気弁12は、可変動弁機構50により駆動される。可変動弁機構50は、クランク軸45の回転と同期して吸気弁12を開閉させると共に、そのバルブタイミングVTおよびバルブリフト量VLを変更することができる。可変動弁機構50の近傍には、可変動弁機構50の状態を検知するセンサ52が設けられている。センサ52の出力によれば、吸気弁12のバルブタイミングVTおよびバルブリフト量VLの現実値を検出することができる。
The
本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)60を備えている。ECU60には、上述したエアフロメータ33、空燃比センサ44等の各種センサと、上述したポートインジェクタ22、筒内インジェクタ24、可変動弁機構50等の各種アクチュエータが接続されている。ECU60は、それらの各センサの出力に基づいて、各アクチュエータを適当に駆動することにより、内燃機関6の運転状態を制御することができる。
The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60. The
[燃料挙動モデル]
図2および図3は、本実施形態で用いる燃料挙動モデルを説明するための図である。この燃料挙動モデルは、ポートインジェクタ22および筒内インジェクタ24から噴射された後の燃料の挙動を表すモデルである。
[Fuel behavior model]
2 and 3 are diagrams for explaining the fuel behavior model used in the present embodiment. This fuel behavior model is a model representing the behavior of fuel after being injected from the port injector 22 and the in-cylinder injector 24.
ポートインジェクタ22から噴射された燃料は、その一部が吸気ポート18の内壁や吸気弁12の外側に付着し、その残部が筒内に吸入されると考えられる。本モデルでは、図2に示すように、ポートインジェクタ22から噴射される燃料の量をポート噴射量fipとし、吸気ポート18の内壁に付着している燃料(以下、「ポート付着燃料」と称する)の総量をポート付着量fwpとし、吸気弁12に付着している燃料(以下、「吸気弁付着燃料」と称する)の総量を吸気弁付着量fwvとする。なお、図2においては、ポート付着量fwp、吸気弁付着量fwvがそれぞれ一箇所にまとまって描かれているが、実際にはポート付着燃料や吸気弁付着燃料が一箇所にまとまって付着するとは限らない。
It is considered that part of the fuel injected from the port injector 22 adheres to the inner wall of the
一方、筒内インジェクタ24から噴射された燃料は、その一部がシリンダ内壁や燃焼室10の内壁に付着し、その残部が気化して燃焼に寄与すると考えられる。本モデルでは、図2に示すように、筒内インジェクタ24から噴射される燃料の量を筒内噴射量fidとし、シリンダ内壁や燃焼室10の内壁に付着している燃料(以下、「筒内付着燃料」と称する)の総量を筒内付着量fwcとする。なお、図2においては、筒内付着量fwcが一箇所にまとまって描かれているが、実際には筒内付着燃料が一箇所にまとまって付着するとは限らない。 On the other hand, it is considered that a part of the fuel injected from the in-cylinder injector 24 adheres to the cylinder inner wall or the inner wall of the combustion chamber 10 and the remaining part is vaporized to contribute to combustion. In this model, as shown in FIG. 2, the amount of fuel injected from the in-cylinder injector 24 is defined as in-cylinder injection amount fid, and the fuel adhering to the inner wall of the cylinder or the combustion chamber 10 (hereinafter referred to as “in-cylinder”). The total amount of “attached fuel” is referred to as in-cylinder attached amount fwc. In FIG. 2, the in-cylinder adhesion amount fwc is drawn in one place, but actually, the in-cylinder attached fuel is not necessarily attached in one place.
図3中のfcpは、吸気ポート18から筒内へ吸入される燃料の量(以下、「筒内燃料吸入量」と称する)を表している。以下、図3を参照しつつ、本モデルにおける筒内燃料吸入量fcpの算出の仕方について説明する。 In FIG. 3, fcp represents the amount of fuel sucked into the cylinder from the intake port 18 (hereinafter referred to as “cylinder fuel intake amount”). Hereinafter, a method of calculating the in-cylinder fuel intake amount fcp in this model will be described with reference to FIG.
本モデルでは、ポートインジェクタ22から噴射された燃料のうち、吸気ポート18の内壁に付着する割合を「ポート付着率Rp」と定義し、吸気弁12に付着する割合を「吸気弁付着率Rv」と定義する。この定義によれば、ポート噴射量fipのうち、筒内に吸入されることなくポート付着燃料に加わる量は、「Rp・fip」で表される。また、ポート噴射量fipのうち、筒内に吸入されることなく吸気弁付着燃料に加わる量は、「Rv・fip」で表される。一方、ポート噴射量fipのうち、噴射された後にそのまま筒内に吸入される量は「(1-Rp-Rv)・fip」で表される。
In this model, the proportion of the fuel injected from the port injector 22 that adheres to the inner wall of the
筒内燃料吸入量fcpには、上記の演算式(1-Rp-Rv)・fipで表される量のほかに、ポート付着燃料の気化分と、吸気弁付着燃料の気化分とが加算される。本モデルでは、今サイクル開始時(吸気弁12の開弁前)にあったポート付着燃料のうち、今サイクルにおいて筒内に吸入されずに付着したまま残る割合を「ポート残留率Pp」と定義する。この定義によれば、「(1-Pp)・fwp」で表される量の燃料が今サイクルにおいてポート付着燃料の気化分として筒内に吸入されることになる。一方、ポート付着量fwpのうち、「Pp・fwp」で表される量は、今サイクル終了後にそのまま残る。同様にして、本モデルでは、今サイクル開始時にあった吸気弁付着燃料のうち、今サイクルにおいて筒内に吸入されずに付着したまま残る割合を「吸気弁残留率Pv」と定義する。この定義によれば、「(1-Pv)・fwv」で表される量の燃料が今サイクルにおいて吸気弁付着燃料の気化分として筒内に吸入されることになる。一方、吸気弁付着量fwvのうち、「Pv・fwv」で表される量は、今サイクル終了後にそのまま残る。
In addition to the amount represented by the above equation (1-Rp-Rv) · fip, the fuel vapor in the cylinder and the vaporization of the fuel adhering to the intake valve are added to the in-cylinder fuel intake amount fcp. The In this model, the proportion of the fuel adhering to the port at the start of the current cycle (before the
上述したポート付着率Rp、吸気弁付着率Rv、ポート残留率Pp、吸気弁残留率Pvや、後述する筒内付着率Rc、筒内残留率Pcは、それぞれ、内燃機関6の運転状態に応じて変化する特性を有している。また、本モデルによれば、上述したポート付着量fwp、吸気弁付着量fwv、筒内付着量fwcは、それぞれ、新たな付着による増加と気化による減少との収支により、内燃機関6が1サイクル動作する毎に変化していく。そこで、以下では、第kサイクルにおけるそれらの値を表す際には、それらの符号の後に(k)を付すこととする。なお、ポート付着量fwp、吸気弁付着量fwvおよび筒内付着量fwcの初期値fwp(0)、fwc(0)およびfwc(0)は、いずれもゼロである。 The above-described port adhesion rate Rp, intake valve adhesion rate Rv, port residual rate Pp, intake valve residual rate Pv, in-cylinder adhesion rate Rc, and in-cylinder residual rate Pc described later depend on the operating state of the internal combustion engine 6. Have different characteristics. In addition, according to this model, the above-described port adhesion amount fwp, intake valve adhesion amount fwv, and in-cylinder adhesion amount fwc are each increased or decreased by new adhesion, and the internal combustion engine 6 is rotated by one cycle. It changes every time it moves. Therefore, in the following, when those values are expressed in the k-th cycle, (k) is added after the symbols. The initial values fwp (0), fwc (0), and fwc (0) of the port attachment amount fwp, the intake valve attachment amount fwv, and the in-cylinder attachment amount fwc are all zero.
以上より、第kサイクルにおける筒内燃料吸入量fcp(k)は、次式(1)のように表すことができる。また、第kサイクル終了後、つまり第k+1サイクル開始時における、ポート付着量fwp(k+1)および吸気弁付着量fwv(k+1)は、それぞれ、次式(2)および(3)のように表すことができる。 From the above, the in-cylinder fuel intake amount fcp (k) in the k-th cycle can be expressed as the following equation (1). Further, the port adhesion amount fwp (k + 1) and the intake valve adhesion amount fwv (k + 1) at the end of the k-th cycle, that is, at the start of the k + 1-th cycle, are expressed by the following equations (2) and (3), respectively. ).
一方、図3中のfcdは、筒内で気化して燃焼に寄与する燃料の量(以下、「筒内燃料気化量」と称する)を表している。以下、図3を参照しつつ、本モデルにおける筒内燃料気化量fcdの算出の仕方について説明する。 On the other hand, fcd in FIG. 3 represents the amount of fuel that vaporizes in the cylinder and contributes to combustion (hereinafter referred to as “in-cylinder fuel vaporization amount”). Hereinafter, a method of calculating the in-cylinder fuel vaporization amount fcd in this model will be described with reference to FIG.
本モデルでは、筒内インジェクタ24から噴射された燃料のうち、シリンダ内壁や燃焼室10の内壁に付着する割合を「筒内付着率Rc」と定義する。この定義によれば、筒内噴射量fidのうち、気化することなく筒内付着燃料に加わる量は、「Rc・fid」で表される。一方、筒内噴射量fidのうち、噴射後そのまま気化する量は「(1-Rc)・fid」で表される。 In this model, the ratio of the fuel injected from the in-cylinder injector 24 that adheres to the inner wall of the cylinder and the inner wall of the combustion chamber 10 is defined as “in-cylinder adhesion rate Rc”. According to this definition, of the in-cylinder injection amount fid, the amount added to the in-cylinder attached fuel without being vaporized is represented by “Rc · fid”. On the other hand, of the in-cylinder injection amount fid, the amount that is directly vaporized after injection is represented by “(1-Rc) · fid”.
筒内燃料気化量fcdには、上記の演算式(1-Rc)・fidで表される量のほかに、筒内付着燃料の気化分が加算される。本モデルでは、今サイクル開始時にあった筒内付着燃料のうち、今サイクルにおいて気化することなく付着したまま残る割合を「筒内残留率Pc」と定義する。この定義によれば、「(1-Pc)・fwc」で表される量の燃料が今サイクルにおける筒内付着燃料の気化分に相当する。一方、筒内付着量fwcのうち、「Pc・fwc」で表される量は、今サイクル終了後にそのまま残る。 The in-cylinder fuel vaporization amount fcd is added with the vaporization amount of the in-cylinder attached fuel in addition to the amount represented by the above equation (1-Rc) · fid. In this model, the ratio of the in-cylinder adhering fuel at the start of the current cycle that remains adhering without being vaporized in the current cycle is defined as “in-cylinder residual ratio Pc”. According to this definition, the amount of fuel represented by “(1-Pc) · fwc” corresponds to the vaporized portion of the in-cylinder attached fuel in the current cycle. On the other hand, of the in-cylinder adhesion amount fwc, the amount represented by “Pc · fwc” remains as it is after the end of the current cycle.
以上より、第kサイクルにおける筒内燃料気化量fcd(k)は、次式(4)のように表すことができる。また、第kサイクル終了後、つまり第k+1サイクル開始時における、筒内付着量fwc(k+1)は、次式(5)のように表すことができる。 From the above, the in-cylinder fuel vaporization amount fcd (k) in the k-th cycle can be expressed as the following equation (4). Further, the in-cylinder adhesion amount fwc (k + 1) after the end of the k-th cycle, that is, at the start of the k + 1-th cycle can be expressed as the following equation (5).
以下、第kサイクルにおいて、筒内で燃焼に寄与し得る燃料の量(以下、「燃焼寄与燃料量」と称する)をfc(k)と表す。第kサイクルにおける燃焼寄与燃料量fc(k)は、以上説明した燃料挙動モデルによれば、筒内燃料吸入量fcp(k)と、筒内燃料気化量fcd(k)との和と考えられるので、次式(6)のように表すことができる。 Hereinafter, in the k-th cycle, the amount of fuel that can contribute to combustion in the cylinder (hereinafter referred to as “combustion contributing fuel amount”) is represented as fc (k). The combustion contribution fuel amount fc (k) in the k-th cycle is considered to be the sum of the in-cylinder fuel intake amount fcp (k) and the in-cylinder fuel vaporization amount fcd (k) according to the fuel behavior model described above. Therefore, it can be expressed as the following formula (6).
[吹き返し燃料量fbの推定]
上述した燃料挙動モデルによれば、噴射された燃料の壁面への付着分や、壁面に付着している燃料の気化分を考慮することができる。このため、所望の空燃比を実現する上で、燃料噴射量を精度良く算出することができる。本実施形態では、更なる精度向上を図るため、このような燃料挙動モデルに、吸気の吹き返し分の補正を加えることとする。
[Estimation of blown fuel amount fb]
According to the above-described fuel behavior model, it is possible to take into account the amount of injected fuel adhering to the wall surface and the amount of vaporized fuel adhering to the wall surface. Therefore, the fuel injection amount can be calculated with high accuracy in realizing the desired air-fuel ratio. In the present embodiment, in order to further improve the accuracy, correction for the amount of intake blow-back is added to such a fuel behavior model.
ここで、吸気の吹き返しとは、筒内に一旦吸入された新気が、吸気弁12が閉じる前に、吸気ポート18へ逆流することである。一般に、内燃機関においては、吸気慣性を有効に利用して吸入効率を高める等の理由から、吸気弁12は、下死点を過ぎた後に閉じることとされる。このため、吸気下死点を過ぎてピストン8が上昇し始め、かつ吸気弁12がまだ閉じていない状態では、筒内から吸気ポート18への新気の逆流が起こり得る。
Here, the return of intake air means that fresh air once sucked into the cylinder flows back to the
このような吸気の吹き返しに伴い、その中に含まれる燃料も筒内から吸気ポート18へ戻されることとなる。以下では、吸気の吹き返し中に含まれる燃料を「吹き返し燃料」と称する。また、吹き返し燃料の量を「吹き返し燃料量」と称し、符号fbで表すこととする。本実施形態では、吹き返し燃料量fbを推定し、その推定値に基づいて、吸気の吹き返しの影響による誤差を補正する。本実施形態のような、ポートインジェクタ22および筒内インジェクタ24の双方を備えた内燃機関6においては、吹き返し燃料には、ポートインジェクタ22から噴射された燃料と、筒内インジェクタ24から噴射された燃料とのいずれもが含まれ得る。
As the intake air blows back, the fuel contained therein is also returned from the cylinder to the
吹き返し燃料量fbは、内燃機関6の運転状態に応じて変化する。より具体的には、吹き返し燃料量fbは、内燃機関6の機関回転数NEや、負荷率KL(あるいは吸気管圧力PM)、吸気弁12のバルブタイミングVTおよびバルブリフト量VL、更には、ポート噴射量fipと筒内噴射量fidとを合計した全噴射量fiといったパラメータに応じて変化する。例えば、全噴射量fiが多いほど、吹き返し燃料量fbは多くなる。また、吸気弁12のバルブリフト量VLが大きいほど、吹き返し燃料量fbは多くなる。したがって、吹き返し燃料量fbを様々な運転状態において常に精度良く推定するためには、それらのパラメータの値に応じた吹き返し燃料量fbを算出する必要がある。
The blowback fuel amount fb changes according to the operating state of the internal combustion engine 6. More specifically, the blowback fuel amount fb is the engine speed NE of the internal combustion engine 6, the load factor KL (or the intake pipe pressure PM), the valve timing VT and the valve lift amount VL of the
そこで、本実施形態では、機関回転数NE、負荷率KL、バルブタイミングVT、バルブリフト量VLおよび全噴射量fiの各々に対する吹き返し燃料量fbの依存性を予め把握しておき、それらの依存性を表す情報をECU60に記憶させておく。そして、ECU60は、それらの依存性を反映させて、吹き返し燃料量fbを算出する。これにより、様々な運転状態下において、吹き返し燃料量fbを精度良く推定することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, the dependency of the blowback fuel amount fb on each of the engine speed NE, the load factor KL, the valve timing VT, the valve lift amount VL, and the total injection amount fi is grasped in advance, and these dependencies are determined. Is stored in the
ところで、本実施形態のシステムでは、筒内インジェクタ24の燃料噴射開始時期(以下、「筒内噴射開始時期」と称する)TDは、固定されてはおらず、内燃機関6の運転状態に応じて最適となるように調整される。図4は、吹き返し燃料量fbと筒内噴射開始時期TDとの関係を、他のパラメータを一定にした条件下で表したグラフである。図4に示されるように、本実施形態の内燃機関6においては、吹き返し燃料量fbは、筒内噴射開始時期TDにも依存する。その訳は、次の通りである。 By the way, in the system of the present embodiment, the fuel injection start timing (hereinafter referred to as “in-cylinder injection start timing”) TD of the in-cylinder injector 24 is not fixed and is optimal according to the operating state of the internal combustion engine 6. It is adjusted to become. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the blowback fuel amount fb and the in-cylinder injection start timing TD under the condition where other parameters are constant. As shown in FIG. 4, in the internal combustion engine 6 of the present embodiment, the blowback fuel amount fb also depends on the in-cylinder injection start timing TD. The reason is as follows.
上述したように、吹き返し燃料には、ポートインジェクタ22から噴射された分と、筒内インジェクタ24から噴射された分とが含まれ得る。一方、筒内インジェクタ24の噴射期間が吸気弁閉弁時をまたぐ場合、吸気弁閉弁時以後に噴射される燃料については、吹き返しによって吸気ポート18に戻ることはない。このため、図4に示されるように、筒内インジェクタ24の噴射期間のうち吸気弁開弁期間と重なる期間が短くなると、これに比例するようにして、筒内噴射量fidのうち吸気ポート18へ吹き返す分が少なくなる。そして、筒内噴射開始時期TDが吸気弁閉弁時以後になると、筒内噴射量fidのうち吸気ポート18へ吹き返す分はゼロになり、筒内噴射量fidの全部が筒内に残る。このため、図4中、筒内噴射開始時期TDが吸気弁閉弁時以後になる範囲においては、吹き返し燃料量fbは、ポートインジェクタ22から噴射された分だけになるので、一定の値をとる。
As described above, the blown-back fuel can include the amount injected from the port injector 22 and the amount injected from the in-cylinder injector 24. On the other hand, when the injection period of the in-cylinder injector 24 crosses the intake valve closing time, the fuel injected after the intake valve closing time does not return to the
このようにして、吹き返し燃料量fbは、他のパラメータを一定にした場合、筒内噴射開始時期TDが遅いほど少なくなる。本実施形態では、吹き返し燃料量fbの推定に際し、このような傾向を反映させるべく、吹き返し燃料量fbの推定の基礎とするパラメータに、筒内噴射開始時期TDを加えることとした。これにより、本実施形態では、吹き返し燃料量fbを更に精度良く推定することができる。 In this way, the blowback fuel amount fb decreases as the in-cylinder injection start timing TD is delayed when other parameters are constant. In the present embodiment, when the blowback fuel amount fb is estimated, the in-cylinder injection start timing TD is added to the parameter that is the basis of the estimation of the blowback fuel amount fb in order to reflect such a tendency. Thereby, in this embodiment, the blowback fuel amount fb can be estimated with higher accuracy.
また、本実施形態では、吹き返し燃料量fbは、ポートインジェクタ22と筒内インジェクタ24との噴射割合にも依存する。本実施形態では、この噴射割合を表すのに、噴き分け率γを用いることとする。噴き分け率γは、ポート噴射量fipと筒内噴射量fidとの合計を1としたときのポート噴射量fipの比率である。すなわち、ポート噴射量fip:筒内噴射量fid=γ:(1-γ)となる。本実施形態のシステムでは、この噴き分け率γは、固定されてはおらず、内燃機関6の運転状態に応じて最適となるように調整される。 In the present embodiment, the blowback fuel amount fb also depends on the injection ratio between the port injector 22 and the in-cylinder injector 24. In the present embodiment, the injection ratio γ is used to represent this injection ratio. The injection division ratio γ is a ratio of the port injection amount fip when the sum of the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid is 1. That is, port injection amount fip: in-cylinder injection amount fid = γ: (1−γ). In the system according to the present embodiment, the injection ratio γ is not fixed and is adjusted to be optimal according to the operating state of the internal combustion engine 6.
図5は、吹き返し燃料量fbと噴き分け率γとの関係を、他のパラメータを一定にした条件下で表したグラフである。上述したように、筒内インジェクタ24から噴射される燃料のうち、吸気弁閉弁時以後に噴射される燃料については、吹き返しによって吸気ポート18に戻ることはない。つまり、筒内インジェクタ24から噴射される燃料は、ポートインジェクタ22から噴射される燃料に比べて、吹き返しにくいと言える。このため、図5に示されるように、筒内噴射の割合が高いほど、換言すれば噴き分け率γが0に近いほど、吹き返し燃料量fbは少なくなる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the blown back fuel amount fb and the injection ratio γ under the condition where other parameters are constant. As described above, of the fuel injected from the in-cylinder injector 24, the fuel injected after the intake valve is closed does not return to the
そこで、本実施形態では、吹き返し燃料量fbの推定に際し、このような傾向を反映させるべく、吹き返し燃料量fbの推定の基礎とするパラメータに、噴き分け率γを加えることとした。これにより、本実施形態では、吹き返し燃料量fbを更に精度良く推定することができる。 Therefore, in the present embodiment, when the blowback fuel amount fb is estimated, in order to reflect such a tendency, the injection ratio γ is added to the parameter that is the basis of the estimation of the blowback fuel amount fb. Thereby, in this embodiment, the blowback fuel amount fb can be estimated with higher accuracy.
[ポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidの算出]
次に、所望の空燃比を実現するために必要なポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを、上述したモデルに基づいて算出する方法について説明する。
[Calculation of port injection amount fip and in-cylinder injection amount fid]
Next, a method for calculating the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid necessary for realizing a desired air-fuel ratio based on the above-described model will be described.
本実施形態では、ポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを更に良い精度で算出するために、筒内残留ガスの影響を考慮する。内燃機関においては、一般に、既燃ガスを筒内から完全に排出することは困難であるため、既燃ガスの一部は次回サイクルまで筒内に残留する。以下では、第kサイクル終了後、つまり第k+1サイクル開始時に筒内に残留するガス中に含まれる燃料(既燃、未燃を問わない)の量を「筒内残留燃料量fr(k)」と表す。 In this embodiment, in order to calculate the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid with better accuracy, the influence of the in-cylinder residual gas is taken into consideration. In an internal combustion engine, it is generally difficult to exhaust burned gas completely from the cylinder, so a part of the burned gas remains in the cylinder until the next cycle. Hereinafter, the amount of fuel (whether burned or unburned) contained in the gas remaining in the cylinder at the end of the k-th cycle, that is, at the start of the (k + 1) -th cycle, is expressed as “cylinder residual fuel amount fr (k ) ".
以下、第kサイクルにおける吹き返し燃料量をfb(k)と表す。また、第kサイクルの動作によって排気ポート20へ送り出される排出ガス中に含まれる燃料(既燃、未燃を問わない)の量を「排出燃料量fex(k)」と表す。このfex(k)は、上述した燃焼寄与燃料量fc(k)に、吹き返しの影響に対する補正と、筒内残留ガスの影響に対する補正とを加えることにより、正確に算出することができる。すなわち、第kサイクルにおける排出燃料量fex(k)は、次式(7)のように表すことができる。
Hereinafter, the amount of blown fuel in the k-th cycle is represented as fb (k). Further, the amount of fuel (whether burned or unburned) contained in the exhaust gas sent to the
上記(7)式の右辺における-fb(k)なる項は、今サイクルにおいて吹き返した分が減算されることを意味する。また、+fb(k-1)なる項は、前サイクルにおいて吹き返した分が今サイクルにおいて吸入されることによって加算されることを意味する。また、-fr(k)なる項は、今サイクルにおいて筒内に残留して排出されなかった分が減算されることを意味する。また、+fr(k-1)なる項は、前サイクルから筒内に残留していた分が今サイクルにおいて排出されることによって加算されることを意味する。
また、上記(7)式の右辺の2〜3行目は、右辺1行目のfc(k)に上記(6)式を代入したものである。
The term -fb (k) on the right side of the above equation (7) means that the amount blown back in the current cycle is subtracted. The term + fb (k−1) means that the amount blown back in the previous cycle is added by being sucked in the current cycle. The term -fr (k) means that the amount remaining in the cylinder and not discharged in this cycle is subtracted. The term + fr (k-1) means that the amount remaining in the cylinder from the previous cycle is added by being discharged in the current cycle.
The second to third lines on the right side of the above expression (7) are obtained by substituting the above expression (6) into fc (k) on the first line on the right side.
以下、第kサイクルにおける噴き分け率をγ(k)と表す。これにより、噴き分け率γの定義から、次式(8)が成り立つ。
また、第kサイクルにおける目標空燃比をα(k)とし、第kサイクルにおいて筒内に吸入された空気量(以下、「筒内吸入空気量」と称する)をm(k)とすると、目標空燃比α(k)を実現するために要求される条件は、次式(9)で表すことができる。
Hereinafter, the injection ratio in the k-th cycle is expressed as γ (k). Thus, the following equation (8) is established from the definition of the spray distribution ratio γ.
Further, if the target air-fuel ratio in the k-th cycle is α (k) and the amount of air sucked into the cylinder in the k-th cycle (hereinafter referred to as “cylinder intake air amount”) is m (k), the target The condition required for realizing the air-fuel ratio α (k) can be expressed by the following equation (9).
上記(7)式に上記(8)式および(9)式を代入して、fip(k)とfid(k)についてそれぞれ解くことにより、次式(10)および(11)が得られる。 The following equations (10) and (11) are obtained by substituting the above equations (8) and (9) into the above equation (7) and solving for fip (k) and fid (k), respectively.
本実施形態では、上記(10)式および(11)式に基づいて、ポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを算出する。本実施形態では、上記(10)式および(11)式中のfb(k)、fb(k-1)を含む項で表される量が、吹き返しによる誤差を補正するための吹き返し補正分に相当する。本実施形態では、この吹き返し補正分を算入してポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを算出することにより、吹き返しの影響による空燃比の誤差(ずれ)を正確に補正することができるので、目標空燃比α(k)を精度良く実現することができる。 In the present embodiment, the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid are calculated based on the above equations (10) and (11). In the present embodiment, the amount represented by the term including fb (k) and fb (k−1) in the above equations (10) and (11) is the amount of correction for blowback for correcting the error due to blowback. Equivalent to. In the present embodiment, by calculating the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid by adding the blowback correction amount, it is possible to accurately correct the air-fuel ratio error (deviation) due to the effect of the blowback. The target air-fuel ratio α (k) can be realized with high accuracy.
[実施の形態1における具体的処理]
図6は、上述した機能を実現するために本実施形態においてECU60が実行するルーチンのフローチャートを示す。なお、このルーチンは、内燃機関6の気筒毎に別々に実行される。また、このルーチンは、対象とする気筒が1サイクル動作する毎に実行される。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 6 shows a flowchart of a routine executed by the
図6に示すルーチンによれば、まず、現在の内燃機関6の状態を表す各種のパラメータが取得される(ステップ100)。具体的には、ここでは、機関回転数NE、負荷率KL、バルブタイミングVT、バルブリフト量VL、全噴射量fi、筒内吸入空気量m、吸気管圧力PM、冷却水温TWなど、内燃機関6の運転状態を表す物理量が、計測により、あるいは公知の演算により求められる。ここで、負荷率KLは、スロットルバルブ36を全開にしたときに得られる吸入空気量と、実吸入空気量GAとの比率であり、エアフロメータ33の出力等に基づいて算出することができる。また、筒内吸入空気量mは、エアフロメータ33の出力、あるいは、吸気圧センサ38の出力に基づいて算出することができる。
According to the routine shown in FIG. 6, first, various parameters representing the current state of the internal combustion engine 6 are acquired (step 100). Specifically, here, the engine speed NE, load factor KL, valve timing VT, valve lift amount VL, total injection amount fi, in-cylinder intake air amount m, intake pipe pressure PM, cooling water temperature TW, etc. A physical quantity representing the six operating states is obtained by measurement or by a known calculation. Here, the load factor KL is a ratio between the intake air amount obtained when the
なお、ECU60は、別のルーチンにおいて、内燃機関6の運転状態等に基づいて、目標空燃比αを逐次設定している。上記ステップ100の処理において、全噴射量fiは、この目標空燃比αと、筒内吸入空気量mとに基づいて算出される。このようにして算出された全噴射量fiは、実際に噴射される量ではなく、図6に示すルーチン中の後述するステップ108の処理において、吹き返し燃料量fbを算出する基礎として近似的に用いられるものである。
In another routine, the
図6に示すルーチンでは、次に、ポート付着率Rp、吸気弁付着率Rv、筒内付着率Rc、ポート残留率Pp、吸気弁残留率Pvおよび筒内残留率Pcをそれぞれ算出する処理が実行される(ステップ102)。ECU60は、それらの値を、内燃機関6の状態を表す各種のパラメータ(例えば、機関回転数NE、負荷率KL、バルブタイミングVT、冷却水温TW等)との関係で定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照して、現在の運転状態に応じた値が算出される。
In the routine shown in FIG. 6, next, processing for calculating the port adhesion rate Rp, the intake valve adhesion rate Rv, the in-cylinder adhesion rate Rc, the port residual rate Pp, the intake valve residual rate Pv, and the in-cylinder residual rate Pc is executed. (Step 102). The
次に、目標とする筒内噴射開始時期TDを算出する処理が行われる(ステップ104)。ECU60は、最適な筒内噴射開始時期TDを、内燃機関6の状態を表す各種のパラメータとの関係において定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照することにより、現在の運転状態に適した筒内噴射開始時期TDが目標として設定される。
Next, a process for calculating a target in-cylinder injection start timing TD is performed (step 104). The
次に、目標とする噴き分け率γを算出する処理が行われる(ステップ106)。ECU60は、最適な噴き分け率γを、内燃機関6の状態を表す各種のパラメータとの関係において定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照することにより、現在の運転状態に適した噴き分け率γが目標として設定される。
Next, a process for calculating a target injection ratio γ is performed (step 106). The
次に、吹き返し燃料量fbを算出する処理が次のようにして行われる(ステップ108)。ECU60は、所定の基準吹き返し燃料量を記憶している。更に、ECU60は、吹き返し燃料量fbに影響を及ぼす複数のパラメータである機関回転数NE、負荷率KL、バルブタイミングVT、バルブリフト量VL、全噴射量fi、筒内噴射開始時期TDおよび噴き分け率γの各々について、それらの影響を反映させるための補正係数を定めたマップを記憶している。そして、ECU60は、それらのマップを参照して各パラメータ毎の補正係数を取得し、それらの補正係数を上記基準吹き返し燃料量にすべて掛け合わせることにより、吹き返し燃料量fbを算出する。
Next, the process for calculating the blowback fuel amount fb is performed as follows (step 108). The
上記ステップ108の処理において、筒内噴射開始時期TDについての補正係数を定めたマップとしては、図4に示すような傾向を吹き返し燃料量fbに反映させることが可能なマップが用いられる。これにより、筒内噴射開始時期TDの違いが及ぼす影響を正確に織り込むことができるので、現実の値により合致した吹き返し燃料量fbを求めることができる。
In the processing of
また、上記ステップ108の処理において、噴き分け率γについての補正係数を定めたマップとしては、図5に示すような傾向を吹き返し燃料量fbに反映させることが可能なマップが用いられる。これにより、噴き分け率γの違いが及ぼす影響を正確に織り込むことができるので、現実の値により合致した吹き返し燃料量fbを求めることができる。
Further, in the processing of
図6に示すルーチンでは、次に、筒内残留燃料量frを算出する処理が行われる(ステップ110)。ECU60は、筒内残留燃料量frの値を、内燃機関6の状態を表す各種のパラメータとの関係で定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照して、現在の運転状態に応じた値が算出される。
In the routine shown in FIG. 6, next, a process of calculating the in-cylinder residual fuel amount fr is performed (step 110). The
次に、ポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを次のようにして算出する処理が行われる(ステップ112)。ECU60は、上記(10)式および(11)式を記憶している。ECU60は、それらの式に、今回の処理サイクルの上記ステップ102〜110で算出された値と、前回の処理サイクル時の上記ステップ110で算出された値とを代入する。また、ECU60は、後述するステップ118で算出される吹き返し燃料量fbの前回の処理サイクル時の値を、上記(10)式および(11)式中の「fb(k-1)」として代入する。更に、ECU60は、後述するステップ114で算出されるポート付着量fwp、吸気弁付着量fwvおよび筒内付着量fwcの前回の処理サイクル時の値を上記(10)式および(11)式に代入する。このような処理により、ポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを算出することができる。
Next, processing for calculating the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid is performed as follows (step 112). The
なお、ECU60は、別のルーチンにおいて、現在の運転状態に適したポート噴射時期を設定している。そのポート噴射時期に合わせて、上記ステップ112で算出されたポート噴射量fipの分の燃料がポートインジェクタ22から噴射される。また、上記ステップ104で算出された筒内噴射開始時期TDに合わせて、上記ステップ112で算出された筒内噴射量fidの分の燃料が筒内インジェクタ24から噴射される。
Note that the
図6に示すルーチンでは、次に、ポート付着量fwp、吸気弁付着量fwvおよび筒内付着量fwcを算出する処理が行われる(ステップ114)。ECU60は、上記(2)式、(3)式および(5)式を記憶している。ECU60は、それらの式に、今回の処理サイクルの上記ステップ102および108で算出された値と共に、前回の処理サイクル時に求めたポート付着量fwp、吸気弁付着量fwvおよび筒内付着量fwcを代入することにより、ポート付着量fwp、吸気弁付着量fwvおよび筒内付着量fwcを最新値に更新することができる。このようにして更新されたポート付着量fwp、吸気弁付着量fwvおよび筒内付着量fwcの値は、次回の処理サイクルでの吹き返し燃料量fbの算出(ステップ108)に用いられる。
In the routine shown in FIG. 6, next, a process of calculating the port adhesion amount fwp, the intake valve adhesion amount fwv, and the in-cylinder adhesion amount fwc is performed (step 114). The
図6に示すルーチンでは、次に、対象とする気筒の吸気弁12が閉じたか否かを判断する(ステップ116)。この判断は、クランク角センサ46によって検出されるクランク軸45の回転位置や、センサ52によって検出されるバルブタイミングVTなどに基づいて行われる。
In the routine shown in FIG. 6, it is next determined whether or not the
上記ステップ116において吸気弁12が閉じたと判断された後、吹き返し燃料量fbを最新の情報に基づいて再度算出する処理が行われる(ステップ118)。ここで再計算された吹き返し燃料量fbは、既述した通り、次回の処理サイクルでのポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidの算出時(ステップ112)に、fb(k-1)として用いられる。
After it is determined in
上記ステップ118において吹き返し燃料量fbを再計算する理由は、次の通りである。吸気の吹き返しは吸気弁12が開弁しているときに生じるので、吸気弁12が閉じた瞬間に実際の吹き返し量が確定する。このため、吸気弁閉弁時に算出した吹き返し燃料量fbは、現実の値に更に近いものとなる。よって、吸気弁閉弁時に再計算した吹き返し燃料量fbを、次回の処理サイクルでfb(k-1)として使用することにより、ポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを更に精度良く算出することができる。
The reason why the blowback fuel amount fb is recalculated in
以上説明した通り、図6に示すルーチンによれば、吹き返し燃料量fbに、筒内噴射開始時期TDの影響および噴き分け率γの影響を反映させることにより、吹き返し燃料量fbを精度良く推定することができる。そして、その吹き返し燃料量fbに基づく吹き返し補正分をポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidの計算に算入することにより、様々な運転状態の下で、実際の空燃比を目標空燃比αに精度良く制御することができる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 6, the blowback fuel amount fb is accurately estimated by reflecting the influence of the in-cylinder injection start time TD and the influence of the injection ratio γ on the blowback fuel amount fb. be able to. Then, by calculating the blowback correction amount based on the blowback fuel amount fb in the calculation of the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid, the actual air-fuel ratio is accurately adjusted to the target air-fuel ratio α under various operating conditions. It can be controlled well.
また、本実施形態では、上記(10)式および(11)式を見て分かる通り、吹き返し補正分がポート噴射量fipと筒内噴射量fidとの双方に振り分けて算入される。その結果、目標とされた噴き分け率γを満足するようにポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidを算出することができる。このため、実際の噴き分け率γを容易かつ精度良く制御することができる。 Further, in the present embodiment, as can be seen from the above equations (10) and (11), the blow-back correction amount is distributed and included in both the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid. As a result, the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid can be calculated so as to satisfy the target injection ratio γ. For this reason, the actual injection ratio γ can be controlled easily and accurately.
ところで、上述した実施の形態1では、吸気弁12が閉じるのを待って(上記ステップ116)、吹き返し燃料量fbを再計算する(上記ステップ118)ようにしているが、本発明では、これらの処理は行わなくても良い。すなわち、上記ステップ108で算出された吹き返し燃料量fbを、次回の処理サイクルのステップ112において「fb(k-1)」として用いるようにしてもよい。
By the way, in the above-described first embodiment, the
また、上述した実施の形態1では、吹き返し燃料量fbを推定する基礎とするパラメータに、筒内噴射開始時期TDと噴き分け率γとの双方を含ませることとしているが、本発明では、筒内噴射開始時期TDと噴き分け率γとの何れか一方のみを含ませることとしてもよい。その場合においても、吹き返し燃料量fbを十分な精度で推定することができる。 In the first embodiment described above, both the in-cylinder injection start timing TD and the injection ratio γ are included in the basic parameters for estimating the blowback fuel amount fb. Only one of the inner injection start timing TD and the injection division rate γ may be included. Even in such a case, the blowback fuel amount fb can be estimated with sufficient accuracy.
また、吹き返し燃料量fbを推定する基礎とするパラメータのうち筒内噴射開始時期TDおよび噴き分け率γ以外のものについては、上述した実施の形態1で述べたものが必ずしもすべて含まれていなくても良い。例えば、吸気弁12の可変動弁機構50を備えないシステムの場合には、バルブタイミングVTおよびバルブリフト量VLは、吹き返し燃料量fbを推定する基礎とするパラメータに含める必要はない。逆に、吹き返し燃料量fbを推定する基礎とするパラメータとして、上述した実施の形態1で述べていないものが更に含まれていても良い。
Further, the parameters other than the in-cylinder injection start timing TD and the injection ratio γ among the basic parameters for estimating the blowback fuel amount fb are not necessarily all those described in the first embodiment. Also good. For example, in the case of a system that does not include the
また、上述した実施の形態1においては、吹き返し燃料量fbの算出を、複数のマップを参照して得られる複数の補正係数を基準となる量に乗算する方法によって行っているが、吹き返し燃料量fbの算出方法は、このような方法に限定されるものではない。例えば、吸気ポート18内の流量を算出することが可能な公知のシリンダモデルを使用する方法を採ってもよい。その場合、シリンダモデルにより算出される吸気ポート18内の流量を、吹き返しが生じている期間中に渡って積算することにより、総吹き返し量を算出することができる。その総吹き返し量に基づいて、吹き返し燃料量fbを算出することができる。
In
また、上述した実施の形態1においては、機関回転数NE、負荷率KL、バルブタイミングVT、バルブリフト量VL、全噴射量fi、筒内噴射開始時期TDおよび噴き分け率γが前記第1および第2の発明における「所定のパラメータ」に相当している。また、ECU60が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第1および第2の発明における「吹き返し燃料量推定手段」が、上記ステップ112の処理を実行することにより、前記第1および第2の発明における「噴射量算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the engine speed NE, the load factor KL, the valve timing VT, the valve lift amount VL, the total injection amount fi, the in-cylinder injection start timing TD, and the injection division rate γ are the first and This corresponds to the “predetermined parameter” in the second invention. Further, when the
また、上述した実施の形態1においては、ECU60が、上記ステップ112の処理を実行することにより前記第3の発明における「振り分けて算入する手段」が実現されている。
Further, in the first embodiment described above, the “means for distributing and adding” in the third aspect of the present invention is realized by the
実施の形態2.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU60に、後述する図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of similar matters will be omitted or simplified. To do. The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態2の特徴]
既述した通り、実施の形態1においては、吹き返し補正分を、ポート噴射量fipと筒内噴射量fidとの双方に振り分けて算入する。これに対し、本実施形態においては、吹き返し補正分を筒内噴射量fidのみに一括して算入する。以下、本実施形態におけるポート噴射量fipおよび筒内噴射量fidの算出方法について、具体的に説明する。
[Features of Embodiment 2]
As described above, in the first embodiment, the blow-back correction amount is distributed and included in both the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid. On the other hand, in the present embodiment, the blow-back correction amount is collectively included only in the in-cylinder injection amount fid. Hereinafter, the calculation method of the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fid in the present embodiment will be specifically described.
[ポート噴射量fipの算出]
本実施形態では、既述した筒内燃料吸入量fcp(k)と、目標空燃比α(k)と、筒内吸入空気量m(k)と、噴き分け率γ(k)との間に次式の関係が成り立つように、ポート噴射量fipを設定する。
fcp(k)=γ(k)・m(k)/α(k) ・・・(12)
上記(1)式および(12)式から、ポート噴射量fipは、次式のように算出することができる。
[Calculation of port injection amount fip]
In the present embodiment, the in-cylinder fuel intake amount fcp (k), the target air-fuel ratio α (k), the in-cylinder intake air amount m (k), and the injection ratio γ (k) described above. The port injection amount fip is set so that the relationship of the following equation is established.
fcp (k) = γ (k) · m (k) / α (k) (12)
From the above equations (1) and (12), the port injection amount fip can be calculated as the following equation.
[筒内噴射量fidの算出]
排出燃料量fex(k)は、既述した通り、吹き返しの影響と、筒内残留ガスの影響とを考慮することにより、次式のように表すことができる。
fex(k)=fcp(k)+fcd(k)+fb(k-1)+fr(k-1)-fb(k)-fr(k) ・・・(14)
上記(4)式、(9)式、(12)式および(14)式から、筒内噴射量fidは、次式のように算出することができる。
[Calculation of in-cylinder injection amount fid]
As described above, the discharged fuel amount fex (k) can be expressed by the following equation by considering the effect of blowback and the effect of the residual gas in the cylinder.
fex (k) = fcp (k) + fcd (k) + fb (k-1) + fr (k-1) -fb (k) -fr (k) (14)
From the equations (4), (9), (12) and (14), the in-cylinder injection amount fid can be calculated as the following equation.
[吹き返し補正分fbc]
上記(15)式の右辺の2段目は、右辺1段目のfb(k)、fb(k-1)を含む項をまとめてfbcとして置き換えたものである。本実施形態では、このfbcが、吹き返しによる誤差を補正するための吹き返し補正分に相当する。すなわち、吹き返し補正分fbcは、次式で表される。
fbc(k)={fb(k-1)-fb(k)}/{1-Rc(k)} ・・・(16)
本実施形態では、ECU60は、上記(13)式、(15)式および(16)式を記憶している。
[Blow-back correction fbc]
The second row on the right side of the above equation (15) is obtained by replacing the terms including fb (k) and fb (k-1) on the first row on the right side together as fbc. In the present embodiment, this fbc corresponds to a blowback correction amount for correcting an error due to blowback. That is, the blowback correction amount fbc is expressed by the following equation.
fbc (k) = {fb (k-1) -fb (k)} / {1-Rc (k)} (16)
In the present embodiment, the
本実施形態では、上記吹き返し補正分fbcを筒内噴射量fidのみに算入することにより、次のような利点がある。吹き返し補正分fbcの基礎となるのは、吹き返し燃料量fbである。そして、実際の吹き返し量が確定するのは、既述した通り、吸気弁閉弁時である。このため、最も現実に合致した吹き返し燃料量fbを算出することができる時期は、吸気弁閉弁時の近傍である。一方、吸気弁12が閉じた後では、ポートインジェクタ22から噴射した燃料を筒内に供給することはできないので、ポート噴射時期は吸気弁閉弁時より前とされる。このため、吹き返し補正分fbcをポート噴射量fipに算入する場合には、吹き返し燃料量fbは、吸気弁閉弁時よりも前に算出しておかなければならない。
In the present embodiment, the following advantages can be obtained by calculating the blowback correction amount fbc only in the in-cylinder injection amount fid. The basis of the blowback correction amount fbc is the blowback fuel amount fb. The actual blowback amount is determined when the intake valve is closed as described above. For this reason, the time when the blow-back fuel amount fb that most closely matches can be calculated is in the vicinity of when the intake valve is closed. On the other hand, since the fuel injected from the port injector 22 cannot be supplied into the cylinder after the
これに対し、筒内噴射の場合には、吸気弁12が閉じた後も、つまり圧縮行程においても、筒内に燃料を供給することができる。したがって、吹き返し補正分fbcを筒内噴射量fidのみに算入する場合には、吸気弁閉弁時まで待ってから吹き返し燃料量fbを算出した場合でも、吸気弁閉弁後の圧縮行程時に、吹き返し補正分fbcを加味した筒内噴射を行うことが可能である。すなわち、本実施形態では、吸気弁閉弁時まで待ってから最新の情報に基づいて吹き返し燃料量fbを求めることができるので、吹き返し燃料量fbを最良の精度で算出することができる。このため、吹き返しの影響による空燃比のずれを更に精度良く補正することができる。
On the other hand, in the case of in-cylinder injection, fuel can be supplied into the cylinder even after the
本実施形態では、上記の理由から、筒内噴射開始時期TDを吸気弁閉弁後の圧縮行程中とする。図4を参照して既述した通り、筒内噴射開始時期TDが吸気弁閉弁時以後になる範囲においては、吹き返し燃料量fbは、筒内噴射開始時期TDによらず一定の値をとる。従って、本実施形態では、吹き返し燃料量fbの推定の基礎とするパラメータに、筒内噴射開始時期TDを加える必要がない。このため、吹き返し燃料量fbを筒内噴射開始時期TDによらずに推定することとした。 In the present embodiment, for the above reason, the in-cylinder injection start timing TD is set to be during the compression stroke after the intake valve is closed. As described above with reference to FIG. 4, in the range where the in-cylinder injection start timing TD is after the intake valve closing time, the blowback fuel amount fb takes a constant value regardless of the in-cylinder injection start timing TD. . Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to add the in-cylinder injection start timing TD to the parameter that is the basis for estimating the blowback fuel amount fb. For this reason, the blowback fuel amount fb is estimated regardless of the in-cylinder injection start timing TD.
ところで、吹き返し補正分fbcは、上記(16)式を見て分かる通り、前サイクルに生じた吹き返し燃料量fb(k-1)と今サイクルに生じた吹き返し燃料量fb(k)との収支に基づくものである。このため、吹き返し補正分fbcは、正の値にも負の値にもなり得る。つまり、吹き返し補正分fbcは、増量補正となる場合と、減量補正となる場合との両方がある。 By the way, the blowback correction amount fbc is a balance between the blowback fuel amount fb (k-1) generated in the previous cycle and the blowback fuel amount fb (k) generated in the current cycle, as can be seen from the above equation (16). Is based. For this reason, the blowback correction amount fbc can be a positive value or a negative value. That is, the blowback correction amount fbc has both a case where it is an increase correction and a case where it is a decrease correction.
定常運転時には、一般に、この吹き返し補正分fbcのサイクル毎の変動は小さいものとなる。これに対し、過渡運転時には、吹き返し補正分fbcのサイクル毎の変動が大きくなり易い。吹き返し補正分fbcが前サイクルでの値に対して大きく変化した場合には、今サイクルの燃料噴射量が前サイクルに比べて急増または急減し易いので、今サイクルと前サイクルとの間のトルク段差が生じ易い。このトルク段差が大きくなり過ぎると、トルクショックが生じ易くなる。 During steady operation, generally, the fluctuation per cycle of the blowback correction amount fbc is small. On the other hand, during transient operation, the fluctuation of the blowback correction amount fbc for each cycle tends to increase. If the blow-back correction amount fbc changes significantly with respect to the value in the previous cycle, the fuel injection amount in the current cycle tends to increase or decrease more rapidly than in the previous cycle, so the torque level difference between the current cycle and the previous cycle Is likely to occur. If this torque step becomes too large, a torque shock tends to occur.
そこで、本実施形態では、吹き返し補正に起因してトルクショックが生じることを確実に回避するため、吹き返し補正分fbcが前サイクルでの値に対して大きく変化した場合には、吹き返し補正分fbcの一部のみを筒内噴射量fidに算入することとした。これにより、今サイクルと前サイクルとの間のトルク段差に起因するトルクショックが生じるのを確実に回避することができる。 Therefore, in the present embodiment, in order to surely avoid the occurrence of torque shock due to the blowback correction, when the blowback correction amount fbc greatly changes with respect to the value in the previous cycle, the blowback correction amount fbc Only a part was included in the in-cylinder injection amount fid. As a result, it is possible to reliably avoid the occurrence of a torque shock due to the torque step between the current cycle and the previous cycle.
ところで、触媒42に良好な排気浄化作用を発揮させるためには、触媒42の酸素吸蔵量(以下、「触媒酸素吸蔵量」と称する)を適度な範囲に保つ必要がある。このため、本実施形態のシステムにでは、触媒酸素吸蔵量を適度な範囲に制御するべく、空燃比を調整することが行われる。このようなシステムにおいて、上述したトルクショック防止のために吹き返し補正分fbcの一部しか筒内噴射量fidに算入しなかった場合には、目標空燃比αからのずれが大きくなり易いので、触媒酸素吸蔵量を制御し難くなり易い。
By the way, in order for the
例えば、吹き返し補正分fbcが正の値であり、かつ、吹き返し補正分fbcの一部しか筒内噴射量fidに算入されなかった場合には、燃料の総噴射量が目標空燃比αを達成するには足りないこととなるので、触媒酸素吸蔵量が過多になり易い。そこで、本実施形態では、このような場合であって、実際に触媒酸素吸蔵量に過多になっている場合には、吹き返し補正分fbcのうち筒内噴射量fidに算入されなかった分に相当する量の燃料を排気行程において筒内インジェクタ24から噴射させることとした。この排気行程において噴射された燃料は、燃焼に寄与しないので、トルクを増大させることがない。よって、トルクの急増によるトルクショックを発生させることなく、触媒酸素吸蔵量のバランスを保つことができる。 For example, when the blowback correction amount fbc is a positive value and only a part of the blowback correction amount fbc is included in the in-cylinder injection amount fid, the total fuel injection amount achieves the target air-fuel ratio α. Therefore, the catalyst oxygen storage amount tends to be excessive. Therefore, in the present embodiment, in such a case, when the catalyst oxygen storage amount is actually excessive, it corresponds to the amount not included in the in-cylinder injection amount fid in the blowback correction amount fbc. The amount of fuel to be injected is injected from the in-cylinder injector 24 in the exhaust stroke. Since the fuel injected in this exhaust stroke does not contribute to combustion, the torque is not increased. Therefore, the balance of the catalyst oxygen storage amount can be maintained without generating a torque shock due to a sudden increase in torque.
一方、吹き返し補正分fbcが負の値であり、かつ、吹き返し補正分fbcの一部しか筒内噴射量fidに算入されなかった場合には、燃料の総噴射量が目標空燃比αを達成する量より多くなることとなるので、触媒酸素吸蔵量が不足し易い。そこで、本実施形態では、このような場合であって、実際に触媒酸素吸蔵量に不足している場合には、吹き返し補正分fbcのうち筒内噴射量fidに算入されなかった分を次サイクルのポート噴射量fipに算入することにより、次サイクルのポート噴射量fipを減量させることとした。すなわち、吹き返し補正分fbcを今サイクルと次サイクルとに分散させることで、燃料噴射量の減少によるトルク段差を分散させて小さくすることができる。このため、トルクショックを発生させることなく、触媒酸素吸蔵量のバランスを保つことができる。 On the other hand, when the blowback correction amount fbc is a negative value and only a part of the blowback correction amount fbc is included in the in-cylinder injection amount fid, the total fuel injection amount achieves the target air-fuel ratio α. Since the amount exceeds the amount, the catalyst oxygen storage amount tends to be insufficient. Therefore, in the present embodiment, in such a case, and when the catalyst oxygen storage amount is actually insufficient, the amount that is not included in the in-cylinder injection amount fid in the blowback correction amount fbc is calculated in the next cycle. The port injection amount fip in the next cycle is reduced by being included in the port injection amount fip. That is, by distributing the blowback correction amount fbc between the current cycle and the next cycle, the torque step due to the decrease in the fuel injection amount can be dispersed and reduced. For this reason, the balance of the catalyst oxygen storage amount can be maintained without generating a torque shock.
[実施の形態2における具体的処理]
図7は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU60が実行するルーチンのフローチャートである。なお、このルーチンは、内燃機関6の気筒毎に別々に実行される。また、このルーチンは、対象とする気筒が1サイクル動作する毎に実行される。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the
図7に示すルーチンによれば、まず、フラグFに1がセットされているか否かが判別される(ステップ130)。このフラグFの意味するところについては後述する。フラグFの初期値は0とされている。このため、本ルーチンが初めて実行された際には、上記ステップ130においてF=1の不成立が認められる。この場合には、次に、ポート噴射量fipが算出される(ステップ132)。このポート噴射量fipの算出は、次のようにして行われる。
According to the routine shown in FIG. 7, it is first determined whether or not 1 is set in the flag F (step 130). The meaning of this flag F will be described later. The initial value of the flag F is 0. For this reason, when this routine is executed for the first time, it is recognized that F = 1 is not satisfied in
ECU60は、既述した図6に示すルーチンと同様にして、付着量fwp、fwv、fwcをサイクル毎に最新値に更新している。また、上記ステップ132においては、図6に示すルーチン中のステップ102、106および110と同様の処理が行われ、付着率Rp、Rv、Rc、残留率Pp、Pv、Pc、噴き分け率γ、筒内残留燃料量frとが算出される。ECU60は、これらのパラメータを上記(13)式に代入することにより、ポート噴射量fipを算出する。
The
図7に示すルーチンでは、次に、算出されたポート噴射量fipの分の燃料がポートインジェクタ22から噴射される(ステップ134)。このポート噴射の時期は、吸気弁12が開弁する前か、または吸気弁12の開弁期間中とされる。
In the routine shown in FIG. 7, next, fuel for the calculated port injection amount fip is injected from the port injector 22 (step 134). The port injection timing is set before the
次に、吹き返し補正分fbcの変化率Sが算出される(ステップ136)。この変化率Sは、前サイクルの吹き返し補正分fbc(k-1)に対する今サイクルの吹き返し補正分fbc(k)の変化が、トルクショックの原因になるおそれがあるほどに大きいか否かを判断する基礎とされるものである。具体的には、変化率Sは、次式に示す通り、今サイクルの吹き返し補正分fbc(k)と前サイクルの吹き返し補正分との差を全噴射量fi(k)で除した値として定義される。
S={fbc(k)-fbc(k-1)}/fi(k) ・・・(17)
Next, a change rate S of the blowback correction amount fbc is calculated (step 136). It is determined whether or not the change rate S is so large that the change in the blowback correction amount fbc (k) of the current cycle with respect to the blowback correction amount fbc (k-1) of the previous cycle is likely to cause a torque shock. It is the basis to do. Specifically, the change rate S is defined as a value obtained by dividing the difference between the blowback correction amount fbc (k) for the current cycle and the blowback correction amount for the previous cycle by the total injection amount fi (k), as shown in the following equation. Is done.
S = {fbc (k) -fbc (k-1)} / fi (k) (17)
上記ステップ136の変化率Sの算出処理では、まず、今サイクルの吹き返し燃料量fb(k)が算出される。この吹き返し燃料量fb(k)の算出処理は、筒内噴射開始時期TDを算出の基礎としないこと以外は、既述した図6に示すルーチンのステップ108と同様にして行われる。ここでは、吹き返し燃料量fb(k)は、推定精度が最も高くなるタイミングである吸気弁閉弁時の近傍で、機関回転数NE、負荷率KL、バルブタイミングVT、バルブリフト量VL、全噴射量fiおよび噴き分け率γの最新の値を取得した上で、それらの値に基づいて算出される。これにより、本実施形態では、吹き返し燃料量fbを特に高い精度で算出することができる。
In the calculation process of the change rate S in
上記ステップ136の処理においては、次に、ECU60は、算出された今サイクルのfb(k)と、前回の処理サイクルで算出されたfb(k-1)とを上記(16)式に代入することにより、今サイクルの吹き返し補正分fbc(k)を算出する。そして、ECU60は、算出された今サイクルの吹き返し補正分fbc(k)と、前回の処理サイクルで算出されたfbc(k-1)とを上記(17)式に代入することにより、変化率Sを算出する。
In the processing of
図7に示すルーチンでは、次に、吹き返し補正分fbcの変化率Sの絶対値が所定の判定値より大きいか否かが判別される(ステップ138)。その結果、変化率Sの絶対値が判定値以下であることが認められた場合には、吹き返し補正分fbc(k)の全量を筒内噴射量fidに算入しても、トルクショックが発生するおそれはないと判断できる。よって、この場合には、次に、上記(15)式に基づいて、筒内噴射量fidが算出され(ステップ140)、更に、その算出された量の燃料が筒内インジェクタ24から実際に噴射される(ステップ142)。この筒内噴射時期は、吸気弁閉弁後の圧縮行程中とされる。 In the routine shown in FIG. 7, it is next determined whether or not the absolute value of the change rate S of the blowback correction amount fbc is larger than a predetermined determination value (step 138). As a result, when it is recognized that the absolute value of the rate of change S is equal to or less than the determination value, torque shock occurs even if the total amount of the blowback correction amount fbc (k) is included in the in-cylinder injection amount fid. It can be judged that there is no fear. Therefore, in this case, the in-cylinder injection amount fid is then calculated based on the above equation (15) (step 140), and the calculated amount of fuel is actually injected from the in-cylinder injector 24. (Step 142). This in-cylinder injection timing is during the compression stroke after the intake valve is closed.
一方、上記ステップ138において、変化率Sの絶対値が判定値より大きいことが認められた場合には、吹き返し補正分fbc(k)の全量を筒内噴射量fidに算入すると、トルクショックが発生するおそれがあると判断できる。この場合には、トルクショックを確実に回避するべく、吹き返し補正分fbc(k)の一部のみを算入して筒内噴射量fidが算出される(ステップ144)。具体的には、上記(15)式中のfbc(k)を、0<β<1を満足する所定の係数βを乗じたβ・fbc(k)に変更した式に基づいて、筒内噴射量fidが算出される。その後、その算出された量の燃料が筒内インジェクタ24から実際に噴射される(ステップ146)。この筒内噴射時期は、吸気弁閉弁後の圧縮行程中とされる。このような処理によれば、トルク段差が少なくなり、トルクショックの発生が確実に防止される。
On the other hand, if it is found in
本実施形態では、上述したように、吹き返し燃料量fbを特に精度良く算出することができるので、これに基づいて得られる吹き返し補正分fbc(k)の精度も極めて高いものとなる。このため、吹き返しの影響による空燃比のずれを特に高い精度で補正することができる。 In the present embodiment, as described above, the blowback fuel amount fb can be calculated with particularly high accuracy, and the accuracy of the blowback correction amount fbc (k) obtained based on this can be extremely high. For this reason, the deviation of the air-fuel ratio due to the blowback effect can be corrected with particularly high accuracy.
なお、上述した吹き返し燃料量fbの算出処理や、筒内噴射量fidの算出処理においては、付着率Rp、Rv、Rc、残留率Pp、Pv、Pc、噴き分け率γ、筒内残留燃料量frについては上記ステップ132で算出された値を用いても良いが、更なる精度向上を図るべく、最新の情報に基づいて再計算した値を用いることとしてもよい。
In addition, in the calculation process of the blowback fuel amount fb and the calculation process of the in-cylinder injection amount fid, the adhesion rate Rp, Rv, Rc, the residual rate Pp, Pv, Pc, the injection division rate γ, the in-cylinder residual fuel amount For fr, the value calculated in
上記ステップ146の処理により、圧縮工程中の筒内噴射が、吹き返し補正分fbc(k)の一部(β・fbc(k))のみが算入された筒内噴射量fidで行われた場合には、次に、吹き返し補正分fbc(k)が正であるか負であるかが判別される(ステップ148)。
When the in-cylinder injection during the compression process is performed with the in-cylinder injection amount fid in which only a part of the blowback correction amount fbc (k) (β · fbc (k)) is included by the processing of
上記ステップ148において、吹き返し補正分fbc(k)が正の値であることが認められた場合には、次に、触媒酸素吸蔵量が過多であるか否かが判別される(ステップ150)。ECU60は、別のルーチンにおいて、公知の手法により触媒酸素吸蔵量を推定しており、その推定値に基づいて上記ステップ150の判別を行う。その結果、触媒酸素吸蔵量が過多であることが認められた場合には、上記ステップ144において筒内噴射量fidに算入されなかった、吹き返し補正分の残部(1-β)・fbcに相当する量の燃料を、排気行程に合わせて、筒内インジェクタ24から噴射する(ステップ152)。これにより、触媒酸素吸蔵量を減少させることができ、触媒酸素吸蔵量を好ましい範囲へ近づけることができる。
If it is determined in
なお、上記ステップ152における排気行程での筒内噴射は、排気下死点以後に限らず、排気弁開弁後なら排気下死点以前から開始してもよい。
また、ステップ150において触媒酸素吸蔵量が過多であるとは認められなかった場合には、排気行程での燃料噴射を行う必要はないと考えられるので、上記ステップ152の処理は飛ばされる。
The in-cylinder injection in the exhaust stroke in
Further, if it is not recognized in
一方、上記ステップ148において、吹き返し補正分fbc(k)が負の値であることが認められた場合には、次に、触媒酸素吸蔵量が不足しているか否かが上記触媒酸素吸蔵量の推定値に基づいて判別される(ステップ154)。その結果、触媒酸素吸蔵量が不足していることが認められた場合には、上記ステップ144において筒内噴射量fidに算入されなかった、吹き返し補正分の残部(1-β)・fbcに相当する量を、次回の処理サイクルにおいてポート噴射量fipに算入することにより、内燃機関6の次サイクルのポート噴射量fipを減量させることとされる。そこで、この場合には、次回の処理サイクルにおいて吹き返し補正分の残部(1-β)・fbcをポート噴射量fipに算入すべきことを表すべく、フラグFに1がセットされ(ステップ156)、その後、今回の処理サイクルを終了する。
On the other hand, if it is determined in
なお、ステップ154において触媒酸素吸蔵量の不足が認められなかった場合には、内燃機関6の次サイクルのポート噴射量fipを減量させる必要はないと考えられるので、次回の処理サイクルにおいてポート噴射量fipを通常通り算出すべきことを表すべく、フラグFに0がセットされ(ステップ158)、その後、今回の処理サイクルを終了する。
If there is no shortage of the catalyst oxygen storage amount in
また、吹き返し補正分fbc(k)が正の値であった場合や、更には、吹き返し補正分fbc(k)の全部が筒内噴射量fidに算入されて筒内噴射噴射が行われた場合にも、次回の処理サイクルにおいてポート噴射量fipを通常通り算出すべきことを表すべく、フラグFに0がセットされ(ステップ158)、その後、今回の処理サイクルを終了する。 Further, when the blowback correction amount fbc (k) is a positive value, and further, when the entire blowback correction amount fbc (k) is included in the in-cylinder injection amount fid and the in-cylinder injection is performed. In addition, the flag F is set to 0 to indicate that the port injection amount fip should be calculated as usual in the next processing cycle (step 158), and then the current processing cycle is terminated.
さて、上記ステップ156においてフラグFに1がセットされた場合には、次回の処理サイクルの実行時、上記ステップ130においてF=1の成立が認められる。この場合には、前サイクルの吹き返し補正分の残部(1-β)・fbcを算入してポート噴射量fipが算出される(ステップ160)。このステップ160の処理は、(1-β)・fbcを算入すること以外は、上記ステップ132と同様にして行われる。
If the flag F is set to 1 in
上記ステップ160の処理によれば、吹き返し補正分fbcが負の場合において、前サイクルで減量し足りなかった、吹き返し補正分の残部(1-β)・fbcを、今サイクルにおいてポート噴射量fipから差し引くことができる。これにより、触媒酸素吸蔵量を増加させることができ、触媒酸素吸蔵量を好ましい範囲へ近づけることができる。
According to the processing of
ところで、上述した実施の形態2では、吹き返し補正分fbcが負の場合であって、吹き返し補正分の残部(1-β)・fbcを次サイクルの燃料噴射量に算入する場合、これをポート噴射量fipのみに算入しているが、筒内噴射量fidに算入するようにしてもよい。 By the way, in the second embodiment described above, when the blowback correction amount fbc is negative and the remaining (1-β) · fbc for the blowback correction is included in the fuel injection amount of the next cycle, this is port injection. Although only the amount fip is included, it may be included in the in-cylinder injection amount fid.
また、上述した実施の形態2では、吹き返し補正分fbcが負の場合の吹き返し補正分の残部(1-β)・fbcを、次サイクルの燃料噴射量にのみ算入しているが、次サイクル以降の複数のサイクルに更に分散させて算入してもよい。これにより、トルク段差を更に分散し縮小することができる。 In the second embodiment described above, the remaining amount (1-β) · fbc for the blowback correction when the blowback correction amount fbc is negative is included only in the fuel injection amount of the next cycle. These may be further dispersed and included in a plurality of cycles. As a result, the torque step can be further dispersed and reduced.
また、上述した実施の形態2においては、機関回転数NE、負荷率KL、バルブタイミングVT、バルブリフト量VL、全噴射量fiおよび噴き分け率γが前記第1の発明における「所定のパラメータ」に相当している。また、ECU60が、上記ステップ136の処理を実行することにより前記第1の発明における「吹き返し燃料量推定手段」が、上記ステップ132および140の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射量算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment described above, the engine speed NE, the load factor KL, the valve timing VT, the valve lift amount VL, the total injection amount fi, and the injection division rate γ are the “predetermined parameters” in the first invention. It corresponds to. Further, when the
また、上述した実施の形態2においては、ECU60が、上記ステップ140の処理を実行することにより前記第4の発明における「筒内噴射量のみに算入する手段」が、上記ステップ142および146の処理を実行することにより前記第5の発明における「噴射時期制御手段」が、上記ステップ144の処理を実行することにより前記第6の発明における「一部算入手段」が、上記ステップ152の処理を実行することにより前記第7の発明における「排気行程噴射手段」が、上記ステップ160の処理を実行することにより前記第8の発明における「噴射量減量手段」が、それぞれ実現されている。
Further, in the above-described second embodiment, the
6 内燃機関
10 燃焼室
12 吸気弁
14 排気弁
16 点火プラグ
18 吸気ポート
20 排気ポート
22 ポートインジェクタ
24 筒内インジェクタ
30 吸気通路
33 エアフロメータ
36 スロットルバルブ
40 排気通路
42 触媒
44 空燃比センサ
46 クランク角センサ
60 ECU
fip ポート噴射量
fid 筒内噴射量
fwp ポート付着量
fwv 吸気弁付着量
fwc 筒内付着量
fcp 筒内燃料吸入量
fcd 筒内燃料気化量
Pp ポート残留率
Rp ポート付着率
Pv 吸気弁残留率
Rv 吸気弁付着率
Pc 筒内残留率
Rc 筒内付着率
fb 吹き返し燃料量
fr 筒内残留燃料量
fex 排出燃料量
fbc 吹き返し補正分
m 筒内吸入空気量
α 目標空燃比
γ 噴き分け率
6 Internal combustion engine 10
fip port injection amount
fid In-cylinder injection amount
fwp port weight
fwv Intake valve adhesion
fwc In-cylinder adhesion amount
fcp In-cylinder fuel intake amount
fcd In-cylinder fuel vaporization
Pp port residual rate
Rp port adhesion rate
Pv Intake valve residual rate
Rv Intake valve adhesion rate
Pc In-cylinder residual rate
Rc In-cylinder adhesion rate
fb Blowback fuel amount
fr Residual fuel amount in cylinder
fex Emission fuel amount
fbc Blow-back correction m In-cylinder intake air amount α Target air-fuel ratio γ Injection ratio
Claims (8)
前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記筒内から前記吸気ポートへの吸気の吹き返し中に含まれる燃料の量を所定のパラメータに基づいて推定する吹き返し燃料量推定手段と、
前記吹き返し燃料量推定手段により推定された量に基づいて、吹き返しによる誤差を補正するための吹き返し補正分を算入して、前記ポートインジェクタから噴射するポート噴射量と前記筒内インジェクタから噴射する筒内噴射量とを算出する噴射量算出手段と、
を備え、
前記所定のパラメータは、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとの噴射割合を含み、
前記吹き返し燃料量推定手段は、前記筒内インジェクタの噴射割合が大きい場合には小さい場合に比べて吹き返し燃料量を少なく推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A port injector for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine;
An in-cylinder injector for injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Blow-back fuel amount estimation means for estimating the amount of fuel contained in the blow-back of intake air from the cylinder to the intake port based on a predetermined parameter;
Based on the amount estimated by the blowback fuel amount estimating means, the amount of blowback correction for correcting the error due to blowback is included, and the port injection amount injected from the port injector and the cylinder injection injected from the cylinder injector An injection amount calculating means for calculating an injection amount;
With
The predetermined parameter includes an injection ratio of the port injector and the in-cylinder injector,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the blowback fuel amount estimation means estimates the blowback fuel amount less when the injection ratio of the in-cylinder injector is large than when the injection ratio is small .
前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記筒内から前記吸気ポートへの吸気の吹き返し中に含まれる燃料の量を所定のパラメータに基づいて推定する吹き返し燃料量推定手段と、
前記吹き返し燃料量推定手段により推定された量に基づいて、吹き返しによる誤差を補正するための吹き返し補正分を算入して、前記ポートインジェクタから噴射するポート噴射量と前記筒内インジェクタから噴射する筒内噴射量とを算出する噴射量算出手段と、
を備え、
前記所定のパラメータは、前記筒内インジェクタの噴射開始時期を含み、
前記吹き返し燃料量推定手段は、前記筒内インジェクタの噴射開始時期が遅い場合には早い場合に比べて吹き返し燃料量を少なく推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A port injector for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine;
An in-cylinder injector for injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Blow-back fuel amount estimation means for estimating the amount of fuel contained in the blow-back of intake air from the cylinder to the intake port based on a predetermined parameter;
Based on the amount estimated by the blowback fuel amount estimating means, the amount of blowback correction for correcting the error due to blowback is included, and the port injection amount injected from the port injector and the cylinder injection injected from the cylinder injector An injection amount calculating means for calculating an injection amount;
With
The predetermined parameter includes an injection start time of the in-cylinder injector,
The control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the blowback fuel amount estimation means estimates that the blowback fuel amount is smaller when the injection start timing of the in-cylinder injector is late than when it is early .
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