JP4600377B2 - Stop position control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の停止位置制御装置に係り、特に、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御が適用された内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の停止位置制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine stop position control device, and more particularly, as an apparatus for controlling an internal combustion engine to which control for automatically stopping and restarting an internal combustion engine is applied when a vehicle is temporarily stopped. The present invention relates to a suitable stop position control device for an internal combustion engine.
従来、例えば特許文献1には、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御(エコラン制御)を実行するエンジンの始動装置が開示されている。この従来の装置は、次回の再始動を円滑に行えるようにすべく、燃料供給を停止するエンジン回転数を制御することにより、内燃機関の自動停止時のピストン停止位置(クランク停止位置)の適正化を図るというものである。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an engine starter that executes control (eco-run control) for automatically stopping and restarting an internal combustion engine when a vehicle is temporarily stopped. This conventional device controls the engine speed at which the fuel supply is stopped so that the next restart can be performed smoothly, so that the piston stop position (crank stop position) at the time of automatic stop of the internal combustion engine is appropriate. It aims to make it easier.
内燃機関を自動的に停止する際に、クランク停止位置が目標の停止位置からずれる要因としては、クランク軸への入力となるフリクションの影響が考えられる。従って、クランク停止位置を所望の位置に精度良く収束できるように目標燃焼カット回転数を定めるためには、そのようなフリクションの影響が適宜学習できるようなシステムを備えていることが望ましい。 As a factor that causes the crank stop position to deviate from the target stop position when the internal combustion engine is automatically stopped, the influence of friction that is input to the crankshaft can be considered. Therefore, in order to determine the target combustion cut rotational speed so that the crank stop position can be accurately converged to a desired position, it is desirable to have a system that can appropriately learn the influence of such friction.
フリクションが増加すると、燃焼がカットされた時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離(クランク角度)が短くなる。従って、フリクションが増加した場合に、クランク停止位置がフリクション増加前と同じ目標停止領域に入るようにするためには、燃焼カット回転数を高める必要が生ずる。しかしながら、フリクションの変化が認められた場合に、フリクションの増減に対して燃焼カット回転数を一意的に増減させるという手法では、フリクションの増加代が大きくなった際に、燃焼カット回転数が所定のアイドル回転数領域を超える事態が生じ得る。その結果、内燃機関が自動停止する際に、エンジン回転数をアイドル回転数から大きく上昇させる必要が生じ、良好な停止フィーリングが損なわれてしまう。 When the friction increases, the distance (crank angle) from when the combustion is cut to when the crankshaft is completely stopped is shortened. Therefore, when the friction increases, it is necessary to increase the combustion cut rotational speed so that the crank stop position enters the same target stop region as before the friction increase. However, when a change in friction is recognized, the method of uniquely increasing / decreasing the combustion cut rotational speed with respect to the increase / decrease in friction causes the combustion cut rotational speed to reach a predetermined value when the increase in friction increases. A situation exceeding the idle speed range may occur. As a result, when the internal combustion engine automatically stops, it is necessary to greatly increase the engine rotational speed from the idle rotational speed, and good stop feeling is lost.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御が適用された内燃機関において、フリクションの影響を反映させた燃焼カット回転数を適切に定めることができ、これにより、内燃機関の自動停止時に良好な停止フィーリングを確保し得る内燃機関の停止位置制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in an internal combustion engine to which control for automatically stopping and restarting the internal combustion engine is applied, combustion cut rotation in which the influence of friction is reflected. It is an object of the present invention to provide a stop position control device for an internal combustion engine that can appropriately determine the number, thereby ensuring a good stop feeling when the internal combustion engine is automatically stopped.
第1の発明は、内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
アイドル回転数制御範囲と同じか、或いは当該アイドル回転数制御範囲の近傍となる所定の回転数範囲内において、前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数の中から、現在の燃焼カット回転数に近接する抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a stop position control device for an internal combustion engine that controls a crank stop position by controlling a combustion cut rotational speed for stopping combustion of the internal combustion engine.
A friction model that calculates the friction that is input to the crankshaft of the internal combustion engine;
Friction learning means for learning the friction model based on crank angle information of the internal combustion engine;
After the learning of the friction model is executed, based on a predetermined parameter including the friction, a target crank stop position is set as an initial value of a crank angle, and a change in engine speed after combustion is cut off In the reverse direction, a rotational speed calculation means for sequentially calculating the engine rotational speed at the crank angle sequentially updated from the initial value;
Within a predetermined rotational speed range that is the same as or close to the idle rotational speed control range, the engine speed calculated by the rotational speed calculation means is determined at a predetermined crank angle. A rotation speed extraction means for extracting a calculation engine rotation speed;
Combustion cut speed determining means for setting the extracted engine speed close to the current combustion cut speed among the extracted engine speeds extracted by the speed extraction means to be the next combustion cut speed;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記燃焼カット回転数決定手段は、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が、現在の燃焼カット回転数を通過したか否かを判別する回転数判別手段と、
前記の通過が認められた場合に、前記通過前の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分と、前記通過後の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分とを算出する差分算出手段とを含み、
前記の2つの差分のうちの小さい方を選択し、選択された前記差分を現在の燃焼カット回転数に反映させた値を次回の燃焼カット回転数とすることを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect, the combustion cut rotational speed determining means is
A rotational speed determining means for determining whether or not the extracted engine rotational speed extracted by the rotational speed extracting means has passed the current combustion cut rotational speed;
When the passage is recognized, the difference between the extracted engine speed before the passage and the current combustion cut speed, and the difference between the extracted engine speed after the passage and the current combustion cut speed Difference calculating means for calculating,
A smaller one of the two differences is selected, and a value obtained by reflecting the selected difference in the current combustion cut speed is set as the next combustion cut speed.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記燃焼カット回転数決定手段は、現在の燃焼カット回転数が前記回転数範囲の上限近傍の値である場合には、現在の燃焼カット回転数より低い値として抽出された前記抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the combustion cut rotation speed determining means determines that the current combustion cut rotation speed is a current value near the upper limit of the rotation speed range. The extracted engine rotational speed extracted as a value lower than the combustion cut rotational speed is set as the next combustion cut rotational speed.
また、第4の発明は、内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が所定の燃焼カット回転数範囲内にあるか否かを判別する回転数判別手段と、
前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内にないと判定された場合に、実クランク停止位置と実燃焼カット回転数との関係に基づいて、前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内の値となるように、当該抽出エンジン回転数に与える補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に基づき補正された前記抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする。
A fourth aspect of the invention is a stop position control device for an internal combustion engine that controls a crank stop position by controlling a combustion cut rotational speed for stopping combustion of the internal combustion engine.
A friction model that calculates the friction that is input to the crankshaft of the internal combustion engine;
Friction learning means for learning the friction model based on crank angle information of the internal combustion engine;
After the learning of the friction model is executed, based on a predetermined parameter including the friction, a target crank stop position is set as an initial value of a crank angle, and a change in engine speed after combustion is cut off In a reverse direction, a rotation speed calculation means for sequentially calculating an engine rotation speed at a crank angle that is sequentially updated from the initial value;
A rotation speed extraction means for extracting a calculation engine rotation speed at a predetermined crank angle from the calculation engine rotation speed calculated by the rotation speed calculation means;
A rotational speed determination means for determining whether or not the extracted engine rotational speed extracted by the rotational speed extraction means is within a predetermined combustion cut rotational speed range;
When it is determined that the extracted engine speed is not within the combustion cut speed range, the extracted engine speed is determined based on the relationship between the actual crank stop position and the actual combustion cut speed. A correction amount calculating means for calculating a correction amount to be given to the extraction engine speed so as to be a value within the range;
Combustion cut speed determination means for setting the extracted engine speed corrected based on the correction amount as the next combustion cut speed;
It is characterized by providing.
また、第5の発明は、第4の発明において、前記補正量算出手段は、所定のクランク角度幅に対応する燃焼カット回転数の変化分を、前記実クランク角度と前記実燃焼カット回転数との関係に基づいて前記の補正量として算出するものであって、
前記クランク角度幅は、ある1つの気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度を、他の気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度に変更するために必要な変化量であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention based on the fourth aspect, the correction amount calculating means calculates the change in the combustion cut speed corresponding to a predetermined crank angle width as the actual crank angle and the actual combustion cut speed. Calculated as the correction amount based on the relationship,
The crank angle width is a change amount necessary for changing a crank angle corresponding to a target stop region of a piston included in one cylinder to a crank angle corresponding to a target stop region of a piston included in another cylinder. It is characterized by that.
第1の発明によれば、フリクション学習結果が反映された演算エンジン回転数の中から抽出された抽出エンジン回転数に基づいて、燃焼カット回転数を所望の回転数範囲内の値に収束させることができる。このため、本発明によれば、アイドル状態から内燃機関を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようになり、良好な停止フィーリングを確保することができる。これにより、クランク停止位置の制御性と内燃機関のドライバビリティ確保とを両立させることができる。 According to the first invention, the combustion cut rotational speed is converged to a value within a desired rotational speed range based on the extracted engine rotational speed extracted from the arithmetic engine rotational speed reflecting the friction learning result. Can do. For this reason, according to the present invention, when the internal combustion engine is automatically stopped from the idling state, it is not necessary to greatly increase the idling speed, and a good stop feeling can be ensured. This makes it possible to achieve both controllability of the crank stop position and ensuring drivability of the internal combustion engine.
第2の発明によれば、選択された差分に基づいて、現在の燃焼カット回転数に最も近接する抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とすることができ、これにより、燃焼カット回転数を所望の回転数範囲内の値に収束させることができる。 According to the second invention, based on the selected difference, the extraction engine speed closest to the current combustion cut speed can be set as the next combustion cut speed, thereby the combustion cut speed. Can be converged to a value within a desired rotational speed range.
第3の発明によれば、現在の点火カット回転数が上記回転数範囲の上限値近傍の値である場合に、燃焼カット回転数が更に大きな値に補正されるのを回避することができる。このため、より確実に、アイドル状態から内燃機関を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようにすることができる。 According to the third aspect of the invention, when the current ignition cut speed is a value near the upper limit value of the speed range, it is possible to avoid correcting the combustion cut speed to a larger value. For this reason, when the internal combustion engine is automatically stopped from the idling state, it is possible to prevent the idling speed from greatly increasing.
第4の発明によれば、実クランク停止位置と実燃焼カット回転数との関係を利用した補正量を用いることによって、フリクション学習結果を反映させた演算エンジン回転数の演算回数を低減させつつ、燃焼カット回転数を所望の燃焼カット回転数範囲内の値に収束させることができる。そして、本発明によれば、アイドル状態から内燃機関を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようになり、良好な停止フィーリングを確保することができる。これにより、クランク停止位置の制御性と内燃機関のドライバビリティ確保とを両立させることができる。 According to the fourth invention, by using the correction amount that utilizes the relationship between the actual crank stop position and the actual combustion cut rotation speed, while reducing the number of calculation of the calculation engine speed that reflects the friction learning result, The combustion cut rotational speed can be converged to a value within a desired combustion cut rotational speed range. According to the present invention, when the internal combustion engine is automatically stopped from the idling state, it is not necessary to greatly increase the idling speed, and a good stop feeling can be ensured. This makes it possible to achieve both controllability of the crank stop position and ensuring drivability of the internal combustion engine.
第5の発明によれば、ある1つの気筒が備えるピストンを目標停止領域に入れられるような抽出エンジン回転数を取得できている場合に、他の気筒が備えるピストンを目標停止領域に入れられるような抽出エンジン回転数の補正であって、当該抽出エンジン回転数が所望の燃焼カット回転数範囲内の値となるような補正を、フリクション学習結果を反映させた演算エンジン回転数の演算を継続させる必要なく、すなわち、演算負荷を増やすことなく実行することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the extraction engine speed that allows a piston included in one cylinder to be put in the target stop region can be acquired, a piston provided in another cylinder can be put in the target stop region. The correction of the extracted engine speed is corrected so that the extracted engine speed becomes a value within the desired combustion cut speed range, and the calculation of the calculation engine speed reflecting the friction learning result is continued. It can be executed without necessity, that is, without increasing the calculation load.
実施の形態1.
[実施の形態1の装置の構成]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関の停止位置制御装置が適用された内燃機関10の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。ここでは、内燃機関10は、直列4気筒型エンジンであるものとする。内燃機関10の筒内には、ピストン12が設けられている。ピストン12は、コンロッド14を介してクランク軸16と連結されている。また、内燃機関10の筒内には、ピストン12の頂部側に燃焼室18が形成されている。燃焼室18には、吸気通路20および排気通路22が連通している。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Device of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an
吸気通路20には、スロットルバルブ24が設けられている。スロットルバルブ24は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ24の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルポジションセンサ26が配置されている。スロットルバルブ24の下流には、内燃機関10の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁28が配置されている。また、内燃機関が備えるシリンダヘッドには、気筒毎に、燃焼室18の頂部から燃焼室18内に突出するように点火プラグ30がそれぞれ取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室18と吸気通路20、或いは燃焼室18と排気通路22を導通状態または遮断状態とするための吸気弁32および排気弁34が設けられている。
A
吸気弁32および排気弁34は、それぞれ吸気可変動弁(VVT)機構36および排気可変動弁(VVT)機構38により駆動される。可変動弁機構36、38は、それぞれ、クランク軸の回転と同期して吸気弁32および排気弁34を開閉させると共に、それらの開弁特性(開弁時期、作用角、リフト量など)を変更することができる。
The intake valve 32 and the
内燃機関10は、クランク軸の近傍にクランク角センサ40を備えている。クランク角センサ40は、クランク軸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40の出力によれば、クランク軸の回転位置やその回転速度(エンジン回転数Ne)を検知することができる。また、内燃機関10は、吸気カム軸の近傍にカム角センサ42を備えている。カム角センサ42は、クランク角センサ40と同様の構成を有するセンサである。カム角センサ42の出力によれば、吸気カム軸の回転位置(進角量)などを検知することができる。
The
図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述した各種センサに加え、排気通路22内の排気空燃比を検出するための空燃比センサ52、内燃機関10の冷却水温度を検出するための水温センサ54、および内燃機関10と変速機(図示省略)との間に設けられるクラッチ(図示省略)の係合状態を検知するためのクラッチスイッチ56などが接続されている。クラッチスイッチ56は、クラッチペダル(図示省略)が踏み込まれた状態でON信号(クラッチ係合)を発し、当該クラッチペダルが踏まれていない状態でOFF信号(クラッチ非係合)を発するスイッチである。また、ECU50には、上述した各種アクチュエータが接続されている。ECU50は、それらのセンサ出力、およびECU50内に仮想的に構成されたエンジンモデル60を用いた演算結果に基づいて、内燃機関10の運転状態を制御することができる。
The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. In addition to the various sensors described above, the
[エンジンモデルの概要]
図2は、図1に示すECU50が備えるエンジンモデル60の構成を示すブロック図である。図2に示すように、エンジンモデル60は、クランク軸周りの運動方程式演算部62と、エンジンフリクションモデル64と、ミッションフリクションモデル65と、吸気圧力推定モデル66と、筒内圧推定モデル68と、燃焼波形算出部70と、大気圧補正項算出部72と、大気温補正項算出部74とを含んでいる。以下、これらの各部の詳細な構成について説明を行う。
[Overview of engine model]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
(1)クランク軸周りの運動方程式演算部について
クランク軸周りの運動方程式演算部62は、クランク角度θおよびエンジン回転数Ne(クランク角回転速度dθ/dt)のそれぞれの推定値を求めるためのものである。クランク軸周りの運動方程式演算部62は、筒内圧推定モデル68または燃焼波形算出部70から内燃機関10の筒内圧力Pの入力を受け、演算開始時には、更に、初期クランク角度θ0および初期エンジン回転数Ne0の入力を受ける。
(1) About the equation of motion calculation unit around the crankshaft The equation of
クランク軸周りの運動方程式演算部62によって算出される推定クランク角度θおよび推定エンジン回転数Neは、図2に示すPIDコントローラ76によって、実クランク角度θおよび実エンジン回転数Neとの偏差が無くなるようにフィードバック制御される。また、クランク軸周りの運動方程式演算部62の演算結果には、エンジンフリクションモデル64によって、内燃機関10の内部のフリクションに関する影響が反映されるとともに、ミッションフリクションモデル65によって、変速機の内部のフリクション(主に軸受部の回転摺動によるフリクション)に関する影響が反映される。
The estimated crank angle θ and the estimated engine speed Ne calculated by the motion
次に、クランク軸周りの運動方程式演算部62の内部で実行される具体的な演算内容について説明する。
図3は、クランク軸周りの各要素に付す記号を示す図である。図3に示すように、ここでは、筒内圧力Pを受けるピストン12の頂部の表面積をAとする。コンロッド14の長さをL、クランクの回転半径をrとする。そして、コンロッド14のピストン取り付け点とクランク軸16の軸中心とを結ぶ仮想線(シリンダの軸線)と、コンロッド14の軸線とがなす角度をφ(以下、「コンロッド角度φ」と称する)とし、シリンダの軸線とクランクピン17の軸線とがなす角度をθとする。
Next, specific calculation contents executed inside the motion
FIG. 3 is a diagram showing symbols attached to each element around the crankshaft. As shown in FIG. 3, here, A is the surface area of the top of the
4つの気筒を有する内燃機関10では、気筒間のクランク角度の位相差は180°CAであるため、それらの気筒間のクランク角度の関係は、次の(1a)式のように定義することができる。また、各気筒のクランク角回転速度dθ/dtは、それぞれ各気筒のクランク角度θの時間微分となるため、それぞれ次の(1b)式のように表すことができる。
ただし、上記(1a)式および(1b)式において、クランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtに付された符号1〜4は、内燃機関10の所定の爆発順序に従って燃焼が到来する気筒の順番に対応しており、また、後述する数式においては、それらの符号1〜4を「i」で代表させることがある。
However, in the above formulas (1a) and (1b), the reference numerals 1 to 4 given to the crank angle θ and the crank angle rotational speed dθ / dt are the cylinders in which combustion arrives according to the predetermined explosion order of the
また、図3に示すピストン・クランク機構においては、クランク角度θiとコンロッド角度φiとは、次の(2)式で表される関係を有することになる。
また、クランク軸周りの全運動エネルギTは、次の(3)式のように表すことができる。(3)式を展開すると、(3)式中の各項の諸々のパラメータを1/2(dθ/dt)2の係数としてまとめることができる。ここでは、そのようにまとめられた係数を、クランク角度θの関数f(θ)として表現している。
ただし、上記(3)式において、右辺第1項はクランク軸16の回転運動に関する運動エネルギに、右辺第2項はピストン12およびコンロッド14の直進運動に関する運動エネルギに、右辺第3項はコンロッド14の回転運動に関する運動エネルギに、それぞれ対応している。また、上記(3)式において、Ikはクランク軸16の軸周りの慣性モーメントであり、Iflはフライホイールの回転軸周りの慣性モーメントであり、Imiは内燃機関10と組み合わされる変速機の回転軸周りの慣性モーメントであり、Icはコンロッドに関する慣性モーメントである。また、mpはピストン12の変位であり、mcはコンロッド14の変位である。尚、変速機に関する上記の慣性モーメント(ミッション側イナーシャ)は、クラッチが係合状態にあると判断された場合におけるモデル演算時にのみ使用され、クラッチが非係合状態にあると判断された場合におけるモデル演算時にはゼロとされる。
However, in the above equation (3), the first term on the right side is the kinetic energy related to the rotational motion of the
次に、ラグラジアンLを、系の全運動エネルギTと位置エネルギUとの偏差として、次の(4a)式のように定義する。そして、クランク軸16に作用する入力トルクをTRQとすると、ラグランジュの運動方程式を用いて、ラグラジアンLとクランク角度θと入力トルクTRQとの関係を、次の(4b)式のように表すことができる。
ここで、上記(4a)式において、位置エネルギUの影響は運動エネルギTの影響に比して小さく、その影響を無視することができる。従って、上記(4b)式の左辺第1項は、上記(3)式をクランク角回転速度(dθ/dt)で偏微分して得られた値を時間微分することで、クランク角度θの関数として、次の(4c)式のように表すことができる。また、上記(4b)式の左辺第2項は、上記(3)式をクランク角度θで偏微分することで、クランク角度θの関数として、次の(4d)式のように表すことができる。 Here, in the above equation (4a), the influence of the potential energy U is smaller than the influence of the kinetic energy T, and the influence can be ignored. Therefore, the first term on the left side of the equation (4b) is a function of the crank angle θ by differentiating the value obtained by partial differentiation of the equation (3) with respect to the crank angle rotation speed (dθ / dt). Can be expressed as the following equation (4c). Further, the second term on the left side of the above equation (4b) can be expressed as the following equation (4d) as a function of the crank angle θ by partially differentiating the above equation (3) with respect to the crank angle θ. .
従って、上記(4b)式は、次の(4e)式のようにして表すことができ、これにより、クランク角度θと入力トルクTRQとの関係を得ることができる。また、ここでは、その入力トルクTRQを、次の(5)式のように、3つのパラメータからなるものと定義する。
ただし、上記(5)式において、TRQeは、エンジン発生トルクであり、より具体的には、ガス圧力(筒内圧力P)を受けるピストン12からクランク軸16に作用するトルクである。TRQLは、負荷トルクであり、内燃機関10が搭載される車両の特性に応じて異なる既知の値として、ECU50に記憶されている。TRQfは、フリクショントルク、すなわち、ピストン12、クランク軸16、および変速機の摺動部分の摩擦損失に対応するトルクである。このフリクショントルクTRQfは、エンジンフリクションモデル64およびミッションフリクションモデル65から得られる値である。より具体的には、フリクショントルクTRQfは、クラッチが係合状態にあるときはエンジンフリクションモデル64およびミッションフリクションモデル65の双方を用いて算出され、一方、クラッチが非係合状態にあるときはエンジンフリクションモデル64のみを用いて算出される。
However, in the above equation (5), TRQ e is the engine generated torque, more specifically, the torque acting on the
次に、エンジン発生トルクTRQeは、次の(6a)式〜(6c)式に従って算出することができる。すなわち、先ず、筒内圧力Pに基づいてコンロッド14に作用する力Fcは、ピストン12の頂部に作用する力PAのコンロッド14の軸線方向成分として、(6a)式のように表すことができる。そして、図3に示すようにコンロッド14の軸線とクランクピン17の軌跡の接線とがなす角度αが{π/2−(φ+θ)}であるため、筒内圧力Pに基づいてクランクピン17の軌跡の接線方向に作用する力Fkは、コンロッド14に作用する力Fcを用いて、(6b)式のように表すことができる。従って、エンジン発生トルクTRQeは、クランクピン17の軌跡の接線方向に作用する力Fkとクランクの回転半径rとの積であるため、(6a)式および(6b)式を用いて、(6c)式のように表すことができる。
以上説明したクランク軸周りの運動方程式演算部62の構成によれば、筒内圧推定モデル68または燃焼波形算出部70によって筒内圧力Pを取得することにより、(6c)式および(5)式に従って入力トルクTRQを得ることができる。そして、(4e)式を解くことにより、クランク角度θやクランク角回転速度dθ/dtを得ることが可能となる。
According to the configuration of the motion
(2)エンジンフリクションモデルについて
図4は、図2に示すエンジンフリクションモデル64がエンジンフリクショントルクTRQf_ENを取得するために備えているエンジンフリクションマップの一例を示している。より具体的には、図4(A)は、クランク軸16周りの回転摺動に関する第1エンジンフリクショントルクTRQf_map1とクランク角回転速度(dθ/dt)との関係を概念的に表した図であり、図4(B)は、ピストン12の並進運動に関する第2エンジンフリクショントルクTRQf_map2とピストン速度(dXi/dt)との関係を概念的に表した図である。
(2) Engine Friction Model FIG. 4 shows an example of an engine friction map provided for the
本実施形態のシステムにおいては、エンジンモデル60のモデル演算精度を向上させるべく、後述する図7に示すルーチンの処理では、エンジンフリクショントルクTRQfENを、上記のように第1エンジンフリクショントルクTRQf_map1と第2エンジンフリクショントルクTRQf_map2に分けて考えることがある。
In the system of the present embodiment, in order to improve the model calculation accuracy of the
図4(A)に示すように、クランク軸16周りの回転摺動に関する第1エンジンフリクショントルクTRQf_map1は、基本的にエンジン回転数 (dθ/dt)に依存する特性を有している。より具体的には、当該トルクTRQf_map1は、図4(A)に示すように、エンジン回転数(dθ/dt)がゼロに近い領域においては、最大静摩擦係数の影響で大きくなり、エンジン回転数(dθ/dt)が増加し始めると、最大静摩擦係数の影響が薄れるため一旦減少に転ずるが、その後はエンジン回転数(dθ/dt)の増加に従って増加する。
As shown in FIG. 4A, the first engine friction torque TRQ f_map1 relating to the rotational sliding around the
また、図4(B)に示すように、ピストン12の並進運動に関する第2エンジンフリクショントルクTRQf_map2は、ピストン12とシリンダ壁面との間のフリクションであり、これらの間の接触圧力と摩擦係数のみに依存し、ピストン速度(dXi/dt)には依存しない特性を有している。また、図4(B)におけるピストン速度(dXi/dt)がゼロに近い領域において、第2エンジンフリクショントルクTRQf_map2が大きな値を示すのは、そのような領域では最大静摩擦係数の影響が大きくなるためである。
Further, as shown in FIG. 4B, the second engine friction torque TRQ f_map2 relating to the translational motion of the
尚、エンジンフリクショントルクTRQf_ENは、エンジン冷却水温度が低くなると大きくなる傾向を有している。このため、エンジンフリクショントルクTRQf_ENは、図4においては図示を省略しているが、エンジン回転数Ne(およびピストン速度(dXi/dt))との関係に加え、エンジン冷却水温度との関係をも考慮して定められている。また、ここでは、ECU50の計算負荷の低減のため、エンジンフリクションモデル64として、上記のようなフリクションマップを備えるようにしているが、エンジンフリクションモデルの構成は、これに限定されるものではなく、以下の(7)式のような関係式を用いるものであってもよい。この(7)式では、フリクショントルクTRQf_ENが、エンジン回転数Neと内燃機関10の潤滑油の動粘度νとをパラメータとする関数となるように構成されている。
(3)ミッションフリクションモデルについて
図5は、図2に示すミッションフリクションモデル65がミッションフリクショントルクTRQf_MIを取得するために備えるミッションフリクションマップの一例を示している。ミッションフリクションモデル65によって算出されるミッションフリクショントルクTRQf_MIは、車両の停止中にギヤがニュートラル位置にあり、かつ、クラッチが係合された状態、すなわち、変速機のギヤが内燃機関10の動力をタイヤ側に伝達させることなく回転している状態におけるフリクショントルクである。そこで、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、変速機の内部のフリクション(主に軸受部の回転摺動によるフリクション)に対応する値となるように定められている。このため、図5に示すように、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、第1エンジンフリクショントルクTRQf_map1と同様にエンジン回転速度(dθ/dt)に依存する特性を有している。
(3) About Mission Friction Model FIG. 5 shows an example of a mission friction map provided for the
(4)吸気圧力推定モデルについて
吸気圧力推定モデル66は、吸気圧力を推定するための吸気圧マップ(図示省略)を備えている。この吸気圧マップは、吸気圧力を、スロットル開度TA、エンジン回転数Ne、および吸排気弁のバルブタイミングVVTとの関係で定めたものである。このような吸気圧力推定モデルの構成によれば、ECU50の計算負荷を低く抑えつつ、吸気圧力を取得することができる。尚、詳細に吸気圧力を計算する場合には、上記のような吸気圧マップを用いずに、スロットルバルブ24を通過する空気流量を推定するスロットルモデルと、吸気弁32の周囲を通過する空気流量(すなわち、筒内吸入空気流量)を推定するバルブモデルとを用いて、吸気圧力推定モデルを構成するようにしてもよい。
(4) Intake Pressure Estimation Model The intake
(5)筒内圧推定モデルについて
筒内圧推定モデル68は、燃焼が行われない状況下で、筒内圧力Pを算出するために用いられるモデルである。この筒内圧推定モデル68では、内燃機関10の各行程における筒内圧力Pを、次の(8a)式〜(8d)式を用いて算出するようにしている。すなわち、先ず、吸気行程の経過中の筒内圧力Pは、(8a)式で示すように、上述した吸気圧力推定モデル66が有する吸気圧マップから得られる筒内圧力のマップ値Pmapから得るようにしている。
次に、圧縮行程の経過中の筒内圧力Pは、気体の可逆断熱変化の式に基づいて、(8b)式のように表すことができる。
ただし、上記(8b)式において、VBDCはピストン12が吸気下死点にあるときの行程容積Vであり、κは比熱比である。
Next, the in-cylinder pressure P during the course of the compression stroke can be expressed as in equation (8b) based on the equation for reversible adiabatic change of gas.
However, in the above equation (8b), V BDC is the stroke volume V when the
また、膨張行程の経過中の筒内圧力Pについても、圧縮行程の場合と同様にして、(8c)式のように表すことができる。
ただし、上記(8c)式において、VTDCはピストン12が圧縮上死点にあるときの行程容積Vであり、Pcは圧縮行程の終了時における筒内圧力である。
Further, the in-cylinder pressure P during the expansion stroke can also be expressed as in the equation (8c) in the same manner as in the compression stroke.
However, in the above equation (8c), V TDC is the stroke volume V when the
また、排気行程の経過中の筒内圧力Pは、(8d)式で示すように、排気通路22内の圧力Pexであるものとしている。この圧力Pexは、ほぼ大気圧力Pairに等しいとみなすことができるものである。従って、ここでは、大気圧力Pairを、排気行程の経過中の筒内圧力Pに使用している。
Further, the in-cylinder pressure P during the exhaust stroke is assumed to be the pressure P ex in the
(6)燃焼波形算出部について
燃焼波形算出部70は、圧縮行程の途中から膨張行程の途中までの燃焼が行われている期間における筒内圧力(燃焼圧力)Pを算出するために用いられるモデルである。この燃焼波形算出部70では、Weibe関数を用いた関係式である(9a)式と、後述する(10)式とを用いて、燃焼圧力Pの推定値が算出される。
より具体的には、燃焼波形算出部70では、先ず、(9a)式を用いて、現在のクランク角度θに対応する熱発生率dQ/dθを算出することとしている。
ただし、上記(9a)式において、mは形状係数、kは燃焼効率、θbは着火遅れ期間、aは燃焼速度(ここでは固定値6.9)である。これらの各パラメータは、事前に適合された値が使用される。また、Qは発熱量である。
More specifically, the combustion
However, in the above equation (9a), m is the shape factor, k is the combustion efficiency, θ b is the ignition delay period, and a is the combustion rate (here, fixed value 6.9). For each of these parameters, pre-adapted values are used. Q is the calorific value.
上記(9a)式を用いて熱発生率dQ/dθを算出するには、発熱量Qを算出する必要がある。発熱量Qは、微分方程式である(9a)式を解くことにより算出することができる。そのために、先ず、(9b)式では、(9a)式におけるWeibe関数に相当する部分をg(θ)と置き換えている。そうすると、(9a)式を(9c)式のように表すことが可能となる。次いで、(9c)式の両辺をクランク角度θで積分した後に、当該(9c)式を展開することで、発熱量Qを(9d)式のように表すことができる。次いで、(9d)式に従って算出された発熱量Qを、再度(9a)式に代入することで、熱発生率dQ/dθが算出される。 In order to calculate the heat generation rate dQ / dθ using the above equation (9a), it is necessary to calculate the calorific value Q. The calorific value Q can be calculated by solving the equation (9a) which is a differential equation. Therefore, first, in the equation (9b), the part corresponding to the Weibe function in the equation (9a) is replaced with g (θ). If it does so, it will become possible to express (9a) Formula like (9c) Formula. Next, after integrating both sides of the formula (9c) with the crank angle θ, the calorific value Q can be expressed as the formula (9d) by developing the formula (9c). Next, the heat generation rate dQ / dθ is calculated by substituting the calorific value Q calculated according to the equation (9d) into the equation (9a) again.
熱発生率dQ/dθと筒内圧力(燃焼圧力)Pとは、エネルギ保存則に基づく関係式を用いて(10)式のように表すことができる。従って、(9a)式に従って算出された熱発生率dQ/dθを代入して当該(10)式を解くことにより、燃焼圧力Pを算出することができる。
以上説明した筒内圧推定モデル68および燃焼波形算出部70によれば、筒内圧推定モデル68を用いて燃焼が行われていない状況下での筒内圧力Pを算出するととともに、燃焼波形算出部70を用いて燃焼が行われている期間中の筒内圧力Pを算出することにより、燃焼実行の有無に関係なく、内燃機関10の筒内圧力Pの履歴を取得することができる。
According to the in-cylinder
尚、内燃機関10の筒内圧力Pの履歴を取得する手法は、上記の手法に限定されるものではなく、例えば、以下の図6を参照して示すような手法であってもよい。
図6は、そのような変形例の手法を説明するための図である。この手法では、上記(9a)式および(10)式を用いて、所定のクランク角度θ毎に燃焼圧力Pを計算することを行うのではなく、事前に、上記(9a)式および(10)式を用いて、図6(A)に示すような燃焼パターン、すなわち、燃焼に付されることで変化する筒内圧力Pの波形の変化分(燃焼による圧力増加分)のみを算出しておく。
Note that the method of acquiring the history of the in-cylinder pressure P of the
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of such a modification. In this method, the combustion pressure P is not calculated for each predetermined crank angle θ using the above equations (9a) and (10), but the above equations (9a) and (10) are calculated in advance. Using the equation, only the combustion pattern as shown in FIG. 6A, that is, the change in the waveform of the in-cylinder pressure P that changes due to the combustion (pressure increase due to combustion) is calculated. .
より具体的には、そのような燃焼パターンを決定する3つのパラメータである着火遅れ期間、燃焼期間、およびΔPmax(燃焼時の最大圧力Pmaxと燃焼無し時の最大圧力Pmax0との偏差)を、エンジン回転数Ne、空気充填率KL、吸排気弁のバルブタイミングVVT、および点火時期のそれぞれとの関係で定めたマップを記憶しておく。そして、燃焼による圧力増加分に対応する波形を、2次関数などの簡易な関数を組み合わせて近似させた波形として算出するために、当該近似波形の各係数を上記のエンジン回転数Neとの関係でマップ化しておく。そして、図6(B)に示すように、そのようなマップを参照して得られた燃焼による圧力増加分の波形を、筒内圧推定モデル68で算出される筒内圧力Pの値と足し合わせることで、燃焼圧力Pを取得するようにする。
More specifically, there are three parameters that determine such a combustion pattern: ignition delay period, combustion period, and ΔP max (deviation between maximum pressure P max during combustion and maximum pressure P max0 without combustion). Are stored in relation to the engine speed Ne, the air filling rate KL, the valve timing VVT of the intake and exhaust valves, and the ignition timing. Then, in order to calculate the waveform corresponding to the pressure increase due to combustion as a waveform approximated by combining simple functions such as a quadratic function, each coefficient of the approximate waveform is related to the engine speed Ne. Map it with. Then, as shown in FIG. 6B, the waveform of the pressure increase due to combustion obtained by referring to such a map is added to the value of the in-cylinder pressure P calculated by the in-cylinder
(6)大気圧補正項算出部について
大気圧補正項算出部72は、筒内に吸入される筒内充填空気量Mcを推定するモデル(ここでは「エアモデル」と称する)を含んでいる。このエアモデルでは、筒内充填空気量Mcを次の(11)式に従って算出することとしている。
ただし、上記(11)式において、a、bは、それぞれ運転条件(エンジン回転数NeやバルブタイミングVVTなど)に応じて適合される係数である。尚、Pmは、吸気圧力であり、例えば、上述した吸気圧力推定モデル66によって算出される値を使用することができる。
However, in the above equation (11), a and b are coefficients adapted according to operating conditions (engine speed Ne, valve timing VVT, etc.), respectively. Note that P m is the intake pressure, and for example, a value calculated by the intake
また、大気圧補正項算出部72は、筒内に吸入される燃料量fcを推定するモデル(ここでは「燃料モデル」と称する)を含んでいる。燃料噴射弁28から噴射された後の燃料の挙動を考慮すると、すなわち、噴射された燃料の一部の吸気ポートの内壁等への付着やその付着燃料の気化という現象を考慮すると、第kサイクルにおける燃料噴射の開始時における壁面付着燃料量がfw(k)であり、第kサイクルにおける実燃料噴射量がfi(k)である場合、第kサイクルの終了後に発生している壁面付着燃料量fw(k+1)、および第kサイクルにおいて筒内に吸入される燃料量fcは、次の(12a)式および(12b)式のように表すことができる。
ただし、上記(12)式において、Pは、付着率、より具体的には、噴射燃料量fiのうちの吸気ポートの内壁等に付着する燃料量の割合である。Rは、残留率、より具体的には、吸気行程の実行後に付着燃料量fwが壁面等に付着したままの状態で残る割合である。
上記(12)式によれば、付着率Pおよび残留率Rをパラメータとして、個々のサイクル毎に上記燃料量fcを算出することができる。
However, in the above (12), P is, deposition rate, and more specifically, the ratio of the amount of fuel adhering to the inner wall of the intake port of the fuel injection amount f i. R is the residual percentage, more specifically, adherent fuel amount f w after execution of the intake stroke is the fraction that remains in a state adhered to the wall surface or the like.
According to the above (12), the adhesion rate P and the residual rate R as a parameter, it is possible to calculate the fuel quantity f c for each individual cycle.
従って、上記のエアモデルおよび燃料モデルの算出結果を用いて、空燃比A/Fの推定値を算出することができる。大気圧補正項算出部72では、次いで、この推定空燃比A/Fと、噴射された燃料が燃焼に付された後に空燃比センサ52に到達するまでの輸送遅れを考慮したタイミングで検出する空燃比A/Fの実測値との定常偏差を算出する。そして、この定常偏差が筒内充填空気量Mcの誤差であるため、当該定常偏差が大きい場合には、大気圧がずれているものとして、大気圧補正係数kairpを算出する。具体的には、上記エアモデルより吸気圧力Pmを逆算し、その吸気圧力Pmに基づいて標準大気圧Pa0に対する補正率として大気圧補正係数kairpを算出する。この大気圧補正係数kairpは、上述した吸気圧力推定モデル66および筒内圧推定モデル68において、吸気圧力Pmapと排気圧力(大気圧Pair)の補正に用いられる。
Therefore, the estimated value of the air-fuel ratio A / F can be calculated using the calculation results of the air model and the fuel model. Next, the atmospheric pressure correction
(7)大気温補正項算出部について
大気温補正項算出部74では、排気行程中の行程容積V、残留ガス質量(排気上死点でのすきま容積Vcに基づいて算出)m、残留ガス(既燃ガス)のガス定数R、および大気温度Tairの実測値を理想気体の状態方程式に代入することで、筒内圧力Pthを算出する。当該筒内圧力Pthと、筒内圧推定モデル68で算出される筒内圧力Pとの偏差を算出する。そして、その偏差が大きい場合には、上記偏差に基づいて補正係数を算出する。この補正係数は、上述した吸気圧力推定モデル66において、吸気圧力Pmapの補正に用いられる。
(7) About the atmospheric temperature correction term calculation unit In the atmospheric temperature correction term calculation unit 74, the stroke volume V during the exhaust stroke, the residual gas mass (calculated based on the clearance volume V c at the exhaust top dead center) m, the residual gas The in-cylinder pressure P th is calculated by substituting the measured values of the gas constant R of (burnt gas) and the atmospheric temperature T air into the ideal gas equation of state. A deviation between the in-cylinder pressure P th and the in-cylinder pressure P calculated by the in-cylinder
[クランク停止位置の推定値の算出手法について]
内燃機関を備えた車両では、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御(エコラン制御)が実行されることがある。また、内燃機関とモータとで車両を駆動するハイブリッド車両においても、車両システムの起動中(車両走行中も含む)に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御(本明細書中では、これも広い意味で「エコラン制御」と称している)が実行されることがある。
[Calculation method for estimated crank stop position]
In a vehicle including an internal combustion engine, when the vehicle temporarily stops, control (eco-run control) that automatically stops and restarts the internal combustion engine may be executed. Further, even in a hybrid vehicle that drives a vehicle with an internal combustion engine and a motor, control that automatically stops and restarts the internal combustion engine during startup of the vehicle system (including when the vehicle is running) (in this specification, This is also called “eco-run control” in a broad sense).
上記のエコラン制御において、内燃機関の再始動を円滑に行えるようにするためには、内燃機関を自動停止する際のクランク軸16の停止位置(ピストン12の停止位置)を狙いの停止位置に精度良く制御したいという要求がある。上述したエンジンモデル60では、クランク停止位置に影響を与えるフリクション、大気圧力、大気温度、スロットル開度、バルブタイミングVVT等(本発明でいう「所定のパラメータ」)の影響が適切にモデル化されている。そこで、本実施形態のシステムでは、以上説明したエンジンモデル60を、エコラン制御時にクランク軸16の停止位置を推定するための停止位置推定モデルとして用いることとしている。上述したエンジンモデル60によれば、クランク角回転速度dθ/dtがゼロとなる際のクランク角度θの推定値を取得することにより、内燃機関10の自動停止時のクランク軸16の停止位置を取得することができる。尚、本明細書中においては、クランク軸16の停止位置を、単に「クランク停止位置」と称することがある。
In the above-described eco-run control, in order to smoothly restart the internal combustion engine, the stop position of the crankshaft 16 (stop position of the piston 12) when the internal combustion engine is automatically stopped is accurately set to the target stop position. There is a demand for good control. In the
より具体的には、以下のような手法によって、クランク停止位置の推定値を算出することができる。尚、エンジンモデル60によって、クランク停止位置の推定値が算出される際、クラッチが係合状態にある場合には、エンジンフリクションモデル64とミッションフリクションモデル65の双方がフリクションモデルとして使用され、一方、クラッチが非係合状態にある場合には、エンジンフリクションモデル64のみがフリクションモデルとして使用される。
More specifically, the estimated value of the crank stop position can be calculated by the following method. When the estimated value of the crank stop position is calculated by the
アイドル状態時に取得された燃焼圧力Pの平均値、吸気圧力Pmap、クランク角度θ0、およびエンジン回転数(燃焼カット回転数)Ne0(=クランク角回転速度dθ0/dt)を初期値として入力して、クランク軸周りの運動方程式演算部62を用いて、クランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtのそれぞれの推定値が順次算出されることになる。以下、次の(13)式および(14)式を用いて、その具体的な算出手法を説明する。尚、本明細書中においては、このような手法を用いて、上記図2中に示す矢印方向にエンジンモデル60を解くことを「順モデル演算」と称する。
The initial value is the average value of the combustion pressure P, the intake pressure P map , the crank angle θ 0 , and the engine speed (combustion cut speed) Ne 0 (= crank angle rotational speed dθ 0 / dt) acquired in the idle state. Then, the estimated values of the crank angle θ and the crank angle rotation speed dθ / dt are sequentially calculated using the motion
先ず、上記(4e)式で表されるクランク軸周りの運動方程式において、(∂f(θ)/∂θ)≡h(θ)とし、かつ、当該(4e)式中の入力トルクTRQに上記(5)式を代入したうえで、当該(4e)式を離散化することで、次の(13)式が得られる。
そして、上記(13)式による順モデル演算の計算初期値として、上記の如く、クランク角度θ0、およびクランク角回転速度dθ0/dt等が与えられる。以下、ステップ数kを順次更新していくことにより、対応するクランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtのそれぞれの推定値が順次算出されることになる。上記(13)式にステップ数k=1を代入すると、次の(14a)式のように表すことができる。
そして、上記の処理を、ステップ数kがN回となるまで、すなわち、クランク角回転速度がdθ(N)/dt=0となるまで繰り返すと、クランク角回転速度dθ(N)/dt=0、およびクランク角度θ(N)が算出される。つまり、上記の処理によれば、内燃機関10が停止した際のエンジン回転数Ne=0と、クランク停止位置のそれぞれの推定値を算出することができる。
Then, when the above processing is repeated until the number of steps k reaches N times, that is, until the crank angle rotation speed reaches dθ (N) / dt = 0, the crank angle rotation speed dθ (N) / dt = 0. , And a crank angle θ (N) are calculated. That is, according to the above processing, the estimated values of the engine speed Ne = 0 when the
[フリクション学習について]
内燃機関10を自動的に停止させる際に、クランク停止位置が目標の停止位置からずれる要因としては、クランク軸16への入力となるフリクションの影響が考えられる。そこで、本実施形態のエンジンモデル60は、フリクションを適宜学習する構成を備えている。より具体的には、フリクションの学習は、以下のような手法によって行われる。
[About friction learning]
When the
図7は、フリクション学習の手法を説明するための図である。先ず、エンジン回転数Neの実測値とモデル推定値との偏差(以下、「回転数偏差」と略することがある)が算出される。そして、PIDコントローラ76によって、その回転数偏差に所定のフィードバックゲインを乗じた値として算出されるPID補正量を、エンジンフリクションモデル64等が備えるフリクションマップ(図4参照)のマップ値に反映させるようにしている。
FIG. 7 is a diagram for explaining a friction learning method. First, a deviation (hereinafter, may be abbreviated as “rotational speed deviation”) between the actually measured value of the engine rotational speed Ne and the model estimated value is calculated. Then, the PID correction amount calculated by the
図7は、そのようなフリクションマップの補正の仕方を表している。尚、図7中の丸印および三角印は、所定のエンジン回転数における学習前後の各マップ値にそれぞれ対応している。また、図7において、破線で示す曲線は学習がなされる前の各マップ値を通るものであり、実線で示す曲線は当該学習のなされた後の各マップ値を通るものに、それぞれ対応している。 FIG. 7 shows how to correct such a friction map. The circles and triangles in FIG. 7 correspond to map values before and after learning at a predetermined engine speed. Further, in FIG. 7, the curve indicated by a broken line passes through each map value before learning, and the curve indicated by a solid line corresponds to each passing through each map value after learning. Yes.
図7に示すように、上記のPID補正量は、ノイズ的な挙動を除去すべく、各マップ点に対する所定の領域を考慮して、当該領域の中で算出された補正量の平均値や時間的な積分値として算出されたものである。このようなPID補正量が各マップ値(丸印の値)に反映されることで、フリクションの値が新たなマップ値(三角印の値)に学習更新される。 As shown in FIG. 7, the PID correction amount is calculated by taking into account a predetermined region for each map point in order to eliminate noise-like behavior, and the average value and time of the correction amount calculated in the region. It is calculated as an integral value. By reflecting such a PID correction amount on each map value (circled value), the friction value is learned and updated to a new map value (triangled value).
また、エンジンモデル60は、クラッチの係合状態に応じたフリクションとイナーシャの違いを適切に考慮して、高精度なクランク停止位置の適応学習制御を実現すべく、既述したように、エンジンフリクションモデル64とミッションフリクションモデル65とを別個に備えるようにしている。そして、車両の停止時にクラッチが係合状態にあるときは、エンジンフリクションモデル64とミッションフリクションモデル65とを用いてフリクション学習を行うこととし、一方、車両の停止時にクラッチが非係合状態にあるときは、エンジンフリクションモデル64のみを用いてフリクション学習を行うこととしている。
In addition, as described above, the
[燃焼カット回転数の算出について]
内燃機関を自動的に停止させる際に、実クランク停止位置が目標クランク停止位置となるように、点火や燃料供給をカットするエンジン回転数(燃焼カット回転数)を制御する手法が知られている。尚、本明細書中においては、燃焼カット回転数を適宜「点火カット回転数」とも称している。
[Calculation of combustion cut speed]
There is known a method for controlling the engine speed (combustion cut speed) for cutting off the ignition and fuel supply so that the actual crank stop position becomes the target crank stop position when the internal combustion engine is automatically stopped. . In the present specification, the combustion cut speed is also referred to as “ignition cut speed” as appropriate.
上述したエンジンモデル60によれば、クランク軸16の目標クランク停止位置(クランク角度)および停止時のエンジン回転数(=0回転)を初期値として入力し、当該エンジンモデル60を上述した順モデル演算と逆方向に解く(逆モデル演算)こととすれば、実クランク停止位置を所望の目標クランク停止位置とするための目標点火カット回転数(順モデル演算の場合の上記初期クランク角回転速度dθ0/dtに相当)を算出することができる。また、このような手法によれば、適宜学習が行われるフリクションの影響を反映させた目標点火カット回転数を取得することができる。
According to the
[本実施形態の特徴部分]
図8は、内燃機関10の自動停止時に、点火をカットした時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離(クランク角度)と、フリクションの変化代(増加代)との関係を表した図であり、図9は、当該停止までの距離と、点火カット回転数との関係を表した図である。
[Characteristics of this embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the distance (crank angle) from when the ignition is cut to when the
フリクションが増加すると、図8に示すように、点火をカットした時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離(クランク角度)が短くなる。また、点火カット回転数が高くなるほど、当該停止までの距離が長くなる。従って、フリクションが増加した場合に、実クランク停止位置がフリクション増加前と同じ目標停止領域に入るようにするためには、点火カット回転数を高める必要が生ずる。また、フリクションが減少した場合には、逆に点火カット回転数を下げる必要が生ずる。点火カット回転数の値に何らの制約がない場合には、そのような手法で問題がないといえる。 When the friction increases, as shown in FIG. 8, the distance (crank angle) from when the ignition is cut until the crankshaft is completely stopped is shortened. Further, the higher the ignition cut speed, the longer the distance to the stop. Therefore, when the friction increases, it is necessary to increase the ignition cut speed so that the actual crank stop position enters the same target stop region as before the friction increase. On the other hand, when the friction decreases, it is necessary to lower the ignition cut speed. If there is no restriction on the value of the ignition cut speed, it can be said that there is no problem with such a method.
しかしながら、エコラン制御時には、通常はアイドル状態から内燃機関10を自動停止させるようにしている。このため、フリクションの変化が認められた場合に、フリクションの増減に対し、上記のように点火カット回転数を一意的に増減させるという手法では、フリクションの増加代が大きくなった際に、点火カット回転数が所定のアイドル回転数領域を超える事態が生じ得る。その結果、内燃機関が自動停止する際に、エンジン回転数をアイドル回転数から大きく上昇させる必要が生じる。その結果、アイドル回転数が不安定となり、良好な停止フィーリングが損なわれてしまう。
However, during the eco-run control, the
そこで、本実施形態では、フリクションの変化に起因するクランク停止位置のずれが生じたと認められた場合には、適宜フリクション学習を行った後に、内燃機関10の自動停止時の停止フィーリングを良好に確保できるようなアイドル回転数制御範囲(第1および第3の発明における所定の回転数範囲)内に点火カット回転数を納めるようにすべく、以下の図10を参照して示す手法に従って、次回の点火カット回転数を変更するようにした。尚、本実施形態では、アイドル回転数制御範囲を、一例として700rpm〜800rpmと定めているが、このような数値範囲は内燃機関の仕様に応じて異なるものであり、このような数値範囲に限定されるものではない。
Therefore, in the present embodiment, when it is recognized that the shift of the crank stop position due to the change in friction has occurred, after the friction learning is appropriately performed, the stop feeling during the automatic stop of the
図10は、本実施形態において点火カット回転数の決定に用いる特徴的な手法を説明するための図である。より具体的には、図10(A)は、内燃機関10の自動停止時のクランク角度(逆モデル演算時のモデル演算クランク角度にも対応)の時間変化を表した図である。また、図10(B)は、内燃機関10の自動停止時のエンジン回転数(逆モデル演算時のモデル演算エンジン回転数にも対応)の時間変化を表した図である。尚、図10(A)に表されたクランク角度の周期的な変化は、説明を分かり易くする観点から、実際にはより細かな周期となるものを簡略化したものである。
FIG. 10 is a diagram for explaining a characteristic method used for determining the ignition cut speed in the present embodiment. More specifically, FIG. 10 (A) is a diagram showing the time change of the crank angle when the
図10に示す手法では、逆モデル演算によって、フリクション学習後の点火カット回転数を算出するようにしている。図10中に時間軸と逆方向を示す矢視は、そのような逆モデル演算の演算方向を示している。上述したエンジンモデル60の順モデル演算は、内燃期間10の自動停止時に、点火カット判定(クランク角度でいえば、点火カット開始気筒における圧縮上死点後90°CA(90°ATDC)以降)を実施した後に開始される。内燃機関10は、4気筒エンジンであり、気筒間のクランク角度の位相差は、180°CAである。従って、各気筒における上記点火カット判定の実施時点でのクランク角度は、図10(A)に示すように、ある気筒の圧縮上死点を0°CAとして、90、270、450、630(°CA)となる。
In the technique shown in FIG. 10, the ignition cut speed after friction learning is calculated by inverse model calculation. In FIG. 10, an arrow showing the direction opposite to the time axis indicates the calculation direction of such inverse model calculation. The forward model calculation of the
図10(A)に示す手法では、逆モデル演算により算出される「モデル演算エンジン回転数」の中から、各気筒における点火カット判定実施時点でのクランク角度(90、270、450、630(°CA)(図10(A)中に白丸で示すクランク角度参照))における演算値を「モデル抽出エンジン回転数」(図10(B)中に白丸で示すクランク角度参照)として抽出して取得するようにした。 In the method shown in FIG. 10A, the crank angle (90, 270, 450, 630 (°) at the time of ignition cut determination in each cylinder is selected from the “model calculation engine speed” calculated by the inverse model calculation. CA) (see crank angle indicated by white circle in FIG. 10A)) is extracted and acquired as “model extraction engine speed” (see crank angle indicated by white circle in FIG. 10B). I did it.
そして、そのように抽出されたモデル抽出エンジン回転数が所定のアイドル回転数制御範囲内(700rpm〜800rpm)にある場合であって、現在の点火カット回転数に近接するモデル抽出エンジン回転数を次回の点火カット回転数とすることとした。より具体的には、モデル抽出エンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過した場合に、通過の前後のそれぞれのモデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分をそれぞれ算出し、それらの差分の絶対値の小さい方を選択し、選択された差分を現在の点火カット回転数と足し合わせて、次回の点火カット回転数を得るようにした。 Then, when the model extraction engine speed extracted in this way is within a predetermined idle speed control range (700 rpm to 800 rpm), the model extraction engine speed close to the current ignition cut speed is set next time. The ignition cut speed was determined as follows. More specifically, when the model extraction engine speed has passed the current ignition cut speed, the difference between each model extraction engine speed before and after the passage and the current ignition cut speed is calculated, The smaller absolute value of these differences was selected, and the selected difference was added to the current ignition cut speed to obtain the next ignition cut speed.
図11は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、フリクション学習が実行された後に起動されるルーチンであるものとする。
図11に示すルーチンでは、先ず、モデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分である差分dlt2の初期値として1000rpmが与えられる(ステップ100)。
FIG. 11 is a flowchart of a routine executed by the
In the routine shown in FIG. 11, first, 1000 rpm is given as an initial value of the difference dlt2, which is the difference between the model extraction engine speed and the current ignition cut speed (step 100).
次に、逆モデル演算が開始される(ステップ102)。逆モデル演算は、図10を参照して上述したように、目標停止位置にあるときのクランク角度θを初期値として行われる。逆モデル演算が開始されると、次いで、算出されたモデル演算エンジン回転数が700rpmより大きいか否かが判別される(ステップ104)。その結果、モデル演算エンジン回転数が未だ700rpmに達していないと判定された場合には、逆モデル演算により前回算出されたクランク角度が、今回算出されたクランク角度に置き換えられたうえで(ステップ106)、繰り返し逆モデル演算が実行される。 Next, the inverse model calculation is started (step 102). As described above with reference to FIG. 10, the inverse model calculation is performed with the crank angle θ at the target stop position as an initial value. When the inverse model calculation is started, it is then determined whether or not the calculated model calculation engine speed is greater than 700 rpm (step 104). As a result, when it is determined that the model calculation engine speed has not yet reached 700 rpm, the crank angle previously calculated by the inverse model calculation is replaced with the crank angle calculated this time (step 106). ), The inverse model calculation is repeatedly executed.
一方、上記ステップ104において、モデル演算エンジン回転数が700rpmを上回ったと判定された場合には、次いで、前回のモデル演算クランク角度が90、270、450、630(°CA)の何れかよりも大きく、かつ、今回のモデル演算クランク角度がそれらの90、270、450、630(°CA)の何れかよりも小さいか否かが判別される(ステップ108)。このような判別処理によれば、モデル演算クランク角度が前回値から今回値に変化する間に、90、270、450、630(°CA)の何れかを通過したかどうかを、つまり、各気筒における点火カット判定実施時点のクランク角度を通過したかどうかを判別することができる。
On the other hand, if it is determined in
上記ステップ108の判定が成立するまでの間は、上記ステップ106においてモデル演算クランク角度が更新されながら逆モデル演算が繰り返し実行される。一方、上記ステップ108の判定が成立した場合には、次いで、今回のモデル演算エンジン回転数(=モデル抽出エンジン回転数)が現在の点火カット回転数より小さいか否かが判別される(ステップ110)。
Until the determination in
その結果、今回のモデル抽出エンジン回転数<現在の点火カット回転数が成立すると判定された場合、すなわち、逆モデル演算されるエンジン回転数が未だ現在の点火カット回転数に達していないと認められる場合には、差分dlt1に、今回のモデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分が格納される(ステップ112)。尚、差分dlt1は、負の値となる。次いで、今回のモデル演算エンジン回転数が800rpmより大きいか否かが判別される(ステップ114)。その結果、モデル演算エンジン回転数が800rpm以下である場合には、上記ステップ106においてモデル演算クランク角度が更新されながら逆モデル演算が繰り返し実行される。
As a result, when it is determined that the current model extraction engine speed <the current ignition cut speed is satisfied, that is, it is recognized that the engine speed calculated by the inverse model has not yet reached the current ignition cut speed. In this case, the difference between the current model extraction engine speed and the current ignition cut speed is stored in the difference dlt1 (step 112). The difference dlt1 is a negative value. Next, it is determined whether or not the current model calculation engine speed is greater than 800 rpm (step 114). As a result, if the model calculation engine speed is 800 rpm or less, the inverse model calculation is repeatedly executed while the model calculation crank angle is updated in
一方、上記ステップ110において、今回のモデル演算エンジン回転数<現在の点火カット回転数が不成立であると判定された場合、すなわち、逆モデル演算されるエンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過したと認められる場合には、差分dlt2に、今回のモデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分が格納される(ステップ116)。尚、差分dlt2は、正の値となる。
On the other hand, if it is determined in
次に、図11に示すルーチンでは、上記ステップ114の判定が成立した場合、或いは、上記ステップ116において差分dlt2が算出された場合には、次いで、差分dlt1および差分dlt2のそれぞれの絶対値のうちの小さい方の値が、現在の点火カット回転数への補正量edlt_igtcutrefとして選択される(ステップ118)。そして、補正量edlt_igtcutrefが現在の点火カット回転数に足し合わされることによって、次回の点火カット回転数が算出される(ステップ120)。
Next, in the routine shown in FIG. 11, if the determination in
逆モデル演算により順次算出されていくモデル演算エンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過する(跨ぐ)場合というのは、上記ステップ116を介して本ステップ118に進む場合である。これに対し、現在の点火カット回転数が800rpmを若干超えているような場合には、上記ステップ116において差分dlt2が算出されないままに本ステップ118に進むことがある。本ルーチンでは、上記ステップ100において差分dlt2に例えば1000rpmという十分に大きな初期値を与えている。このため、現在の点火カット回転数が狙いのアイドル回転数制御範囲の上限値である800rpm強である場合に、点火カット回転数が更に大きな値に補正されるのを回避することができる。
The case where the model calculation engine speed sequentially calculated by the inverse model calculation passes (strides) the current ignition cut speed is the case where the process proceeds to step 118 via
以上説明した図11に示すルーチンによれば、逆モデル演算により次回の点火カット回転数の候補となるモデル演算エンジン回転数が所定のクランク角度(90°CAなど)において抽出されていく。そして、逆モデル演算されたエンジン回転数が700〜800rpmの間にある場合にのみ、現在の点火カット回転数の補正量である差分dlt1、dlt2が算出されることになる。そして、そのような回転数範囲内において、現在の点火カット回転数に最も近いモデル演算エンジン回転数が次回の点火カット回転数として選ばれるようになる。また、上記ルーチンによれば、現在の点火カット回転数が既に上限値を若干超えている場合には、点火カット回転数が更に大きな値に補正されるのを回避することができる。 According to the routine shown in FIG. 11 described above, the model calculation engine speed that is a candidate for the next ignition cut speed is extracted at a predetermined crank angle (90 ° CA, etc.) by inverse model calculation. Only when the engine speed calculated by the inverse model is between 700 and 800 rpm, the differences dlt1 and dlt2 that are correction amounts of the current ignition cut speed are calculated. Then, within such a rotational speed range, the model calculation engine rotational speed closest to the current ignition cut rotational speed is selected as the next ignition cut rotational speed. Further, according to the above routine, when the current ignition cut rotational speed has already slightly exceeded the upper limit value, it is possible to avoid correcting the ignition cut rotational speed to a larger value.
このため、本実施形態の手法によれば、算出される補正量edlt_igtcutrefに制限を与えて、点火カット回転数を所望のアイドル回転数制御範囲内の値に収束させることができるので、アイドル状態から内燃機関10を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようになり、良好な停止フィーリングを確保することができる。これにより、クランク停止位置の制御性と内燃機関10のドライバビリティ確保とを両立させることができる。
For this reason, according to the method of the present embodiment, the calculated correction amount edlt_igtcutref is limited, and the ignition cut speed can be converged to a value within a desired idle speed control range. When the
ところで、上述した実施の形態1においては、点火カット回転数の補正を制限する所定の回転数範囲(700〜800rpm)を、アイドル回転数制御範囲として説明しているが、本発明における回転数範囲は、アイドル回転数制御範囲と必ずしも同じでなくてもよく、その近傍の範囲であってもよい。 By the way, in Embodiment 1 mentioned above, although the predetermined rotation speed range (700-800 rpm) which restrict | limits correction | amendment of ignition cut rotation speed is demonstrated as an idle rotation speed control range, the rotation speed range in this invention is demonstrated. May not necessarily be the same as the idle speed control range, but may be a range in the vicinity thereof.
また、上述した実施の形態1における図11のルーチンでは、差分dlt2の初期値に大きな値を予め与えておくことにより、現在の点火カット回転数が狙いのアイドル回転数制御範囲の上限値である800rpmを超えるものである場合に、点火カット回転数を低くなる側に補正するための差分dlt1が選択され易くなるようにしている。しかしながら、本発明においては、このような手法に限らず、現在の点火カット回転数が上限値を超えていないものであっても、当該上限値に近傍の値である場合には同様に、点火カット回転数が更に大きな値に補正されるのが回避するために、点火カット回転数が低くなる側に補正を促すような処理を行うようにしてもよい。 Further, in the routine of FIG. 11 in the above-described first embodiment, a large value is given in advance to the initial value of the difference dlt2, so that the current ignition cut speed is the upper limit value of the target idle speed control range. When the rotation speed exceeds 800 rpm, the difference dlt1 for correcting the ignition cut rotational speed to the lower side is easily selected. However, the present invention is not limited to such a method, and even if the current ignition cut speed does not exceed the upper limit value, similarly, if the upper limit value is close to the upper limit value, the ignition is similarly performed. In order to avoid the correction of the cut rotation speed to a larger value, a process for urging the correction to the side where the ignition cut rotation speed is lowered may be performed.
尚、上述した実施の形態1においては、エンジンフリクションモデル64およびミッションフリクションモデル65が前記第1の発明における「フリクションモデル」に相当している。また、ECU50が、上記図7に示す手法に従ってフリクション学習を実行することにより前記第1の発明における「フリクション学習手段」が、上記ステップ102および106の処理を繰り返し実行することにより前記第1の発明における「回転数演算手段」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の発明における「回転数抽出手段」が、上記ステップ110〜120の処理を実行することにより前記第1の発明における「燃焼カット回転数決定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU50が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第2の発明における「回転数判別手段」が、上記ステップ112および116の処理を実行することにより前記第2の発明における「差分算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
Further, when the
実施の形態2.
次に、図12乃至図14を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成および図2に示すエンジンモデル60の構成を用いて、ECU50に図11に示すルーチンに代えて後述する図14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ものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The system of the present embodiment uses the hardware configuration shown in FIG. 1 and the configuration of the
[実施の形態2の特徴]
上述した実施の形態1においては、逆モデル演算によるモデル演算(抽出)エンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過するまでの間、また、通過しない場合にはモデル演算(抽出)エンジン回転数が800rpmに達するまでの間、逆モデル演算を順次繰り返している。このような手法によれば、フリクション学習を反映させつつ、所望のアイドル回転数制御範囲内の値に点火カット回転数を補正することが可能となる。しかしながら、そのような逆モデル演算は、ECU50の計算負荷が高いものである。本実施形態のシステムは、ECU50の計算負荷を低減させつつ、フリクション学習がなされた後に、点火カット回転数を所望の燃焼カット回転数範囲内の値に補正することを目的とするものである。
尚、本実施形態においては、上記の「燃焼カット回転数範囲」を、アイドル回転数制御範囲(700〜800rpm)に比して狭い回転数範囲(本実施形態の一例では720〜780rpm)と定義することとする。また、燃焼カット回転数範囲は、内燃機関の仕様に応じて異なるものであり、上記の720〜780rpmといった数値範囲に限定されるものではない。
[Features of Embodiment 2]
In the first embodiment described above, until the model calculation (extraction) engine speed by the inverse model calculation passes the current ignition cut speed, or if it does not pass, the model calculation (extraction) engine speed Until it reaches 800rpm, the inverse model calculation is repeated sequentially. According to such a method, it is possible to correct the ignition cut speed to a value within a desired idle speed control range while reflecting friction learning. However, such an inverse model calculation has a high calculation load on the
In the present embodiment, the “combustion cut rotational speed range” is defined as a rotational speed range narrower than the idle rotational speed control range (700 to 800 rpm) (720 to 780 rpm in the example of the present embodiment). I decided to. Further, the combustion cut rotational speed range varies depending on the specifications of the internal combustion engine, and is not limited to the numerical range such as 720 to 780 rpm.
具体的には、本実施形態では、700rpmより高い回転数でモデル抽出エンジン回転数が取得された場合には、その時点で計算負荷の高い逆モデル演算を終了させることとした。そして、モデル抽出エンジン回転数が所望の燃焼カット回転数範囲内(720〜780rpm)に入った場合には、そのモデル抽出エンジン回転数をそのまま次回の点火カット回転数として使用することとした。また、モデル抽出エンジン回転数が700〜720rpmである場合や780rpm以上である場合には、以下の図12および図13の関係を利用する手法(図14におけるステップ206参照)によって、現在の点火カット回転数を補正するようにした。
Specifically, in this embodiment, when the model extraction engine rotational speed is acquired at a rotational speed higher than 700 rpm, the inverse model calculation with a high calculation load is terminated at that time. When the model extraction engine speed falls within the desired combustion cut speed range (720 to 780 rpm), the model extraction engine speed is used as it is as the next ignition cut speed. When the model extraction engine speed is 700 to 720 rpm or more than 780 rpm, the current ignition cut is performed by a method using the relationship shown in FIGS. 12 and 13 (see
図12は、クランク軸16(各気筒のピストン12)の目標停止領域を示した図である。クランク停止位置には、エコラン制御の実行時に、内燃機関10を良好に再始動させるうえで望ましい領域が存在する。図12中にハッチングを付した目標停止領域は、そのような領域に対応している。より具体的には、ある気筒のピストン停止位置に対応するクランク角度が吸気上死点(0°ATDC)〜90°ATDC弱となる領域1が当該目標停止領域に相当するとともに、等爆の4気筒エンジンである内燃機関10においては、領域1に対し、クランク角度で720°CAを気筒数4で除した180°CAだけ反転した領域2についても、他の気筒におけるピストン12の当該目標停止領域に相当する。
FIG. 12 is a view showing a target stop region of the crankshaft 16 (
図13は、実クランク停止位置と実点火カット回転数との関係を表した図である。図13は、実クランク停止位置および実点火カット回転数のデータを、一例として10点プロットしたものである。これらの間には、相関関係があり、図13に示すように、一本の直線で近似することができる。ここでは、この近似直線の傾きを「dlt_hosei」と称することとする。このような図13に示す関係によれば、クランク停止位置を所望のクランク角度幅だけずらすために必要な点火カット回転数の補正量を算出することが可能となる。尚、図13に示す関係は、順モデル演算が実施される際に、実際に点火カットを行った実点火カット回転数とその時の実クランク停止位置との関係をN回分(ここでは10回分)だけECU50にマップとして保存しておくことにより取得可能である。また、上記の傾きdlt_hoseiはフリクションが変化した場合に変化するため、この傾きdlt_hoseiは、フリクションの学習結果が反映された点火カット回転数を使用した最新のデータに随時更新されるようになっている。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the actual crank stop position and the actual ignition cut speed. FIG. 13 is a plot of 10 points of actual crank stop position and actual ignition cut speed data as an example. There is a correlation between them, and it can be approximated by a single straight line as shown in FIG. Here, the inclination of the approximate straight line is referred to as “dlt_hosei”. According to the relationship shown in FIG. 13, it is possible to calculate the correction amount of the ignition cut speed necessary for shifting the crank stop position by a desired crank angle width. Note that the relationship shown in FIG. 13 indicates that when forward model calculation is performed, the relationship between the actual ignition cut speed at which ignition was actually cut and the actual crank stop position at that time is N times (here 10 times). It can be obtained only by storing it as a map in the
図14は、上記の目的を実現するために、本実施の形態2においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図14において、実施の形態1における図11に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
FIG. 14 is a flowchart of a routine executed by the
図14に示すルーチンでは、ステップ108において、前回のモデル演算クランク角度が90、270、450、630(°CA)の何れかよりも大きく、かつ、今回のモデル演算クランク角度がそれらの90、270、450、630(°CA)の何れかよりも小さいと判定された場合には、直ちに、差分dltに、今回のモデル演算(抽出)エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分が格納される(ステップ200)。
In the routine shown in FIG. 14, in
次に、今回のモデル抽出エンジン回転数が、720rpmよりも高く、かつ、780rpmより低いか否かが判別される(ステップ202)。その結果、720<モデル抽出エンジン回転数<780が成立すると判定された場合、つまり、今回算出されたモデル抽出エンジン回転数が狙いの燃焼カット回転数範囲内に入っていることが確認された場合には、今回のモデル抽出エンジン回転数が次回の点火カット回転数とされる(ステップ204)。 Next, it is determined whether or not the current model extraction engine speed is higher than 720 rpm and lower than 780 rpm (step 202). As a result, when it is determined that 720 <model extraction engine speed <780 is established, that is, when it is confirmed that the model extraction engine speed calculated this time is within the target combustion cut speed range In this case, the current model extraction engine speed is set as the next ignition cut speed (step 204).
一方、上記ステップ202において、720<モデル抽出エンジン回転数<780が不成立であると判定された場合、つまり、モデル抽出エンジン回転数が700〜720rpmの範囲内であるか、或いは780rpm以上であることが認められた場合には、現在の点火カット回転数への補正量edlt_igtcutrefが次式により算出される。
edlt_igtcutref=dlt+dlt_hosei×180 ・・・(1)
尚、上記(1)式における係数dlt_hoseiは、上記のように、ECU50内にマップとして記憶されている。また、上記(1)式中の係数180は、クランク角度幅を意味している。
On the other hand, if it is determined in
edlt_igtcutref = dlt + dlt_hosei × 180 (1)
The coefficient dlt_hosei in the above equation (1) is stored as a map in the
上記(1)式によれば、補正量edlt_igtcutrefが、上記ステップ200において算出された差分dltに、クランク角度幅180°CA分に対応するエンジン回転数分を足し合わせた値として算出される。より具体的には、補正量edlt_igtcutrefは、モデル抽出エンジン回転数が700〜720rpmである場合には、点火カット回転数が高くなる側にクランク角度で180°CA分ずらした値に補正され、一方、モデル抽出エンジン回転数が780rpm以上である場合には、点火カット回転数が低くなる側にクランク角度で180°CA分ずらした値に補正される。このような手法によれば、逆モデル演算を通じて取得されたモデル抽出エンジン回転数が所望のアイドル回転数制御範囲(700〜800rpm)の上下限値に近い場合に、クランク角度幅180°CA分だけ反転したピストン停止位置が得られるような補正量edlt_igtcutrefを当該モデル抽出エンジン回転数に与えることによって、計算負荷の高い逆モデル演算を継続させる必要なしに、当該モデル抽出エンジン回転数を狙いの燃焼カット回転数範囲内(720〜780rpm)に入るように補正することができる。
According to the above equation (1), the correction amount edlt_igtcutref is calculated as a value obtained by adding the difference dlt calculated in
次に、補正量edlt_igtcutrefが現在の点火カット回転数に足し合わされることによって、次回の点火カット回転数が算出される(ステップ120)。 Next, the next ignition cut rotational speed is calculated by adding the correction amount edlt_igtcutref to the current ignition cut rotational speed (step 120).
以上説明した図14に示すルーチンによれば、700rpmより高いエンジン回転数としてモデル抽出エンジン回転数が取得された場合には、以後、計算負荷の高い逆モデル演算を継続させることなく、次回の点火カット回転数が決定される。すなわち、上記ルーチンの処理によれば、逆モデル演算によるモデル抽出エンジン回転数が所望の燃焼カット回転数範囲内(720〜780rpm)に入っている場合には、取得されたモデル抽出エンジン回転数がそのまま次回の点火カット回転数として用いられる。そして、取得されたモデル抽出エンジン回転数が回転数範囲の上下限値に近い場合には、図13に示す関係に従って、燃焼カット回転範囲内に入るように現在の点火カット回転数が補正される。 According to the routine shown in FIG. 14 described above, if the model extraction engine speed is acquired as an engine speed higher than 700 rpm, the next ignition is performed without continuing the inverse model calculation with a high calculation load. The cutting speed is determined. That is, according to the processing of the above routine, when the model extraction engine speed obtained by the inverse model calculation is within the desired combustion cut speed range (720 to 780 rpm), the acquired model extraction engine speed is It is used as it is as the next ignition cut speed. Then, when the acquired model extraction engine speed is close to the upper and lower limits of the speed range, the current ignition cut speed is corrected so as to fall within the combustion cut speed range according to the relationship shown in FIG. .
このため、本実施形態のシステムによれば、ECU50の計算負荷を低減させつつ、フリクション学習がなされた後に、点火カット回転数を所望の燃焼カット回転数範囲内の値に収束させることができる。これにより、ECU50の稼動率の低いエンジン自動停止中に限らず、エコラン制御による点火カット開始前においても、逆モデル演算を実施して、フリクション学習結果を反映させた新しい点火カット回転数の算出を容易に行えるようにすることができる。
For this reason, according to the system of the present embodiment, the ignition cut speed can be converged to a value within the desired combustion cut speed range after the friction learning is performed while reducing the calculation load of the
ところで、上述した実施の形態2においては、逆モデル演算を通じて取得されたモデル抽出エンジン回転数が所望のアイドル回転数制御範囲(700〜800rpm)の上下限値に近い場合に、クランク角度幅180°CA分だけ反転したピストン停止位置が得られるような補正量edlt_igtcutrefを当該モデル抽出エンジン回転数に与えるようにしている。しかしながら、本発明において、実クランク角度と実燃焼カット回転数との関係に基づいて、抽出エンジン回転数が燃焼カット回転数範囲内の値となるように補正量を算出するために用いるクランク角度幅は、ある1つの気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度を、他の気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度に変更するために必要な変化量であればよく、内燃機関10の場合には180°CAに限らず、180の倍数であってもよい。また、本発明の対象となる内燃機関は4気筒エンジンに限られるものではない。従って、例えば、等爆の多気筒型内燃機関である場合には、そのような補正量の算出に用いるクランク角度幅は、720°CAを内燃機関の気筒数で除して得られる値の倍数としてもよい。
By the way, in Embodiment 2 mentioned above, when the model extraction engine speed acquired through the inverse model calculation is close to the upper and lower limit values of a desired idle speed control range (700 to 800 rpm), the crank angle width is 180 °. A correction amount edlt_igtcutref that gives a piston stop position inverted by CA is given to the model extraction engine speed. However, in the present invention, based on the relationship between the actual crank angle and the actual combustion cut speed, the crank angle width used for calculating the correction amount so that the extracted engine speed becomes a value within the combustion cut speed range. Is a change amount necessary for changing the crank angle corresponding to the target stop region of the piston included in one cylinder to the crank angle corresponding to the target stop region of the piston included in the other cylinder. In the case of the
尚、上述した実施の形態2においては、エンジンフリクションモデル64およびミッションフリクションモデル65が前記第4の発明における「フリクションモデル」に相当している。また、ECU50が、上記図7に示す手法に従ってフリクション学習を実行することにより前記第4の発明における「フリクション学習手段」が、上記ステップ102および106の処理を繰り返し実行することにより前記第4の発明における「回転数演算手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第4の発明における「回転数抽出手段」が、上記ステップ202の処理を実行することにより前記第4の発明における「回転数判別手段」が、上記ステップ206の処理を実行することにより前記第4の発明における「補正量算出手段」が、上記ステップ120の処理を実行することにより前記第4の発明における「燃焼カット回転数決定手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment, the
10 内燃機関
12 ピストン
14 コンロッド
16 クランク軸
24 スロットルバルブ
26 スロットルポジションセンサ
40 クランク角センサ
42 カム角センサ
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 空燃比センサ
54 水温センサ
56 クラッチスイッチ
60 エンジンモデル
62 クランク軸周りの運動方程式演算部
64 エンジンフリクションモデル
65 ミッションフリクションモデル
66 吸気圧力推定モデル
68 筒内圧推定モデル
70 燃焼波形算出部
72 大気圧補正項算出部
74 大気温補正項算出部
76 PIDコントローラ
dQ/dθ 熱発生率
dθ/dt クランク角回転速度
DESCRIPTION OF
52 Air-
dQ / dθ Heat release rate
dθ / dt Crank angle rotation speed
Claims (5)
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
アイドル回転数制御範囲と同じか、或いは当該アイドル回転数制御範囲の近傍となる所定の回転数範囲内において、前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数の中から、現在の燃焼カット回転数に近接する抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の停止位置制御装置。 A stop position control device for an internal combustion engine for controlling a crank stop position by controlling a combustion cut rotational speed for stopping combustion of the internal combustion engine,
A friction model that calculates the friction that is input to the crankshaft of the internal combustion engine;
Friction learning means for learning the friction model based on crank angle information of the internal combustion engine;
After the learning of the friction model is executed, based on a predetermined parameter including the friction, a target crank stop position is set as an initial value of a crank angle, and a change in engine speed after combustion is cut off In the reverse direction, a rotational speed calculation means for sequentially calculating the engine rotational speed at the crank angle sequentially updated from the initial value;
Within a predetermined rotational speed range that is the same as or close to the idle rotational speed control range, the engine speed calculated by the rotational speed calculation means is determined at a predetermined crank angle. A rotation speed extraction means for extracting a calculation engine rotation speed;
Combustion cut speed determining means for setting the extracted engine speed close to the current combustion cut speed among the extracted engine speeds extracted by the speed extraction means to be the next combustion cut speed;
A stop position control device for an internal combustion engine, comprising:
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が、現在の燃焼カット回転数を通過したか否かを判別する回転数判別手段と、
前記の通過が認められた場合に、前記通過前の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分と、前記通過後の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分とを算出する差分算出手段とを含み、
前記の2つの差分のうちの小さい方を選択し、選択された前記差分を現在の燃焼カット回転数に反映させた値を次回の燃焼カット回転数とすることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の停止位置制御装置。 The combustion cut rotational speed determining means is
A rotational speed determining means for determining whether or not the extracted engine rotational speed extracted by the rotational speed extracting means has passed the current combustion cut rotational speed;
When the passage is recognized, the difference between the extracted engine speed before the passage and the current combustion cut speed, and the difference between the extracted engine speed after the passage and the current combustion cut speed Difference calculating means for calculating,
The smaller one of the two differences is selected, and a value obtained by reflecting the selected difference in the current combustion cut speed is set as the next combustion cut speed. A stop position control device for an internal combustion engine.
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が所定の燃焼カット回転数範囲内にあるか否かを判別する回転数判別手段と、
前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内にないと判定された場合に、実クランク停止位置と実燃焼カット回転数との関係に基づいて、前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内の値となるように、当該抽出エンジン回転数に与える補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に基づき補正された前記抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の停止位置制御装置。 A stop position control device for an internal combustion engine for controlling a crank stop position by controlling a combustion cut rotational speed for stopping combustion of the internal combustion engine,
A friction model that calculates the friction that is input to the crankshaft of the internal combustion engine;
Friction learning means for learning the friction model based on crank angle information of the internal combustion engine;
After the learning of the friction model is executed, based on a predetermined parameter including the friction, a target crank stop position is set as an initial value of a crank angle, and a change in engine speed after combustion is cut off In the reverse direction, a rotational speed calculation means for sequentially calculating the engine rotational speed at the crank angle sequentially updated from the initial value;
A rotation speed extraction means for extracting a calculation engine rotation speed at a predetermined crank angle from the calculation engine rotation speed calculated by the rotation speed calculation means;
A rotational speed determining means for determining whether or not the extracted engine rotational speed extracted by the rotational speed extracting means is within a predetermined combustion cut rotational speed range;
When it is determined that the extracted engine speed is not within the combustion cut speed range, the extracted engine speed is determined based on the relationship between the actual crank stop position and the actual combustion cut speed. Correction amount calculating means for calculating a correction amount to be given to the extraction engine speed so as to be a value within the range;
Combustion cut speed determining means for setting the extracted engine speed corrected based on the correction amount as the next combustion cut speed;
A stop position control device for an internal combustion engine, comprising:
前記クランク角度幅は、ある1つの気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度を、他の気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度に変更するために必要な変化量であることを特徴とする請求項4記載の内燃機関の停止位置制御装置。 The correction amount calculating means calculates a change in the combustion cut speed corresponding to a predetermined crank angle width as the correction amount based on the relationship between the actual crank angle and the actual combustion cut speed. There,
The crank angle width is a change amount necessary for changing a crank angle corresponding to a target stop region of a piston included in one cylinder to a crank angle corresponding to a target stop region of a piston included in another cylinder. The stop position control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein
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